Свойства на географската обвивка. Най-важните качествени характеристики на географската обвивка, нейното обособяване на природно-териториални комплекси

Етапи еволюционно развитиеЗемята

Земята е възникнала чрез кондензация на предимно високотемпературна фракция със значително количество метално желязо, а останалият близо до Земята материал, в който желязото е окислено и превърнато в силикати, вероятно е отишъл за изграждането на Луната.

Ранните етапи от развитието на Земята не са записани в скалните геоложки записи, от които геоложките науки са реконструирали успешно нейната история. Дори най-древните скали (възрастта им е отбелязана с огромна цифра - 3,9 милиарда години) са продукт на много по-късни събития, настъпили след формирането на самата планета.

Ранните етапи от съществуването на нашата планета бяха белязани от процеса на нейната планетарна интеграция (натрупване) и последваща диференциация, което доведе до образуването на централното ядро и първичната силикатна мантия, която го обгръща. Образуването на алумосиликатна кора от океански и континентален тип се отнася до по-късни събития, свързани с физикохимични процеси в самата мантия.

Земята като първична планета се е образувала при температури под точката на топене на нейния материал преди 5-4,6 милиарда години. Земята е възникнала чрез натрупване като химически относително хомогенна топка. Тя беше сравнително хомогенна смесчастици желязо, силикати, по-малко сулфиди, разпределени доста равномерно в целия обем.

Повечетонеговата маса се е формирала при температура под температурата на кондензация на високотемпературната фракция (метална, силикатна), т.е. под 800° K. Като цяло, завършването на формирането на Земята не може да настъпи под 320° K, което беше продиктуван от разстоянието от Слънцето. Ударите на частици по време на процеса на натрупване биха могли да повишат температурата на зараждащата се Земя, но количествено определянеЕнергията на този процес не може да бъде произведена надеждно.

От началото на формирането на младата Земя се забелязва нейното радиоактивно нагряване, причинено от разпадането на бързо умиращи радиоактивни ядра, включително известно количество трансуранови ядра, запазени от ерата на ядрения синтез, и разпадането на сегашните консервирани радиоизотопи и др.

В ранните епохи от съществуването на Земята общата радиогенна атомна енергия е била достатъчна, за да се стопи нейният материал на места, последвано от дегазация и издигане на леки компоненти до горните хоризонти.

При относително равномерно разпределение на радиоактивните елементи с равномерно разпределение на радиогенната топлина в целия обем на Земята, максималното повишаване на температурите се наблюдава в центъра й, последвано от изравняване по периферията. Но в централните райони на Земята налягането е твърде високо за топене. Топенето в резултат на радиоактивно нагряване започва на някои критични дълбочини, където температурата надвишава точката на топене на някои от първичния материал на Земята. В същото време железният материал с примес на сяра започна да се топи по-бързо от чисто желязния или силикатния материал.

Всичко това се случи геологически доста бързо, тъй като огромни маси от разтопено желязо не можеха да останат в нестабилно състояние дълго време в горните части на Земята. В крайна сметка цялото течно желязо изтече в централните райони на Земята, образувайки метално ядро. Вътрешността му се превърна в твърда плътна фаза под въздействието на високо налягане, образувайки малко ядро, по-дълбоко от 5000 км.

Асиметричният процес на диференциация на материала на планетата започна преди 4,5 милиарда години, което доведе до появата на континенталното и океанското полукълбо (сегменти). Възможно е полукълбото на съвременния Тихи океан да е сегментът, в който масите от желязо са потъвали към центъра, а в противоположното полукълбо са се издигали с издигането на силикатния материал и последващото топене на по-леки алумосиликатни маси и летливи компоненти. Най-типичните литофилни елементи, които са пристигнали заедно с газове и водни пари на повърхността на първичната Земя, са били концентрирани в разтопимите фракции на материала на мантията. Повечето от силикатите, при завършване на планетарната диференциация, образуваха дебела мантия на планетата и продуктите от нейното топене доведоха до развитието на алумосиликатна кора, първичен океан и първична атмосфера, наситена с CO2.

А. П. Виноградов (1971), въз основа на анализ на металните фази на метеоритната материя, смята, че твърдата желязо-никелова сплав е възникнала независимо и директно от парната фаза на протопланетарния облак и е кондензирана при 1500 ° C. Желязо-никелова сплав на метеоритите, според учения, има първична природа и съответстваща характеризира металната фаза на планетите от земна група. Желязо-никелови сплави с доста висока плътност, както смята Виноградов, са възникнали в протопланетен облак, синтерован поради висока топлопроводимост в отделни парчета, които са паднали в центъра на газово-праховия облак, продължавайки непрекъснатото нарастване на кондензацията. Само маса желязо-никелова сплав, независимо кондензирана от протопланетен облак, може да образува ядрата на земните планети.

Високата активност на първичното Слънце създава магнитно поле в околното пространство, което допринася за намагнитването на феромагнитните вещества. Те включват метално желязо, кобалт, никел и отчасти железен сулфид. Точката на Кюри - температурата, под която веществата придобиват магнитни свойства - за желязото е 1043 ° K, за кобалта - 1393 ° K, за никела - 630 ° K и за железния сулфид (пиротит, близък до троилита) - 598 ° K. Тъй като магнитните сили за малките частици са много порядъци по-големи от гравитационни силизависими от масата привличания, тогава натрупването на железни частици от охлаждащата слънчева мъглявина може да започне при температури под 1000° K под формата на големи концентрации и е многократно по-ефективно от натрупването на силикатни частици, при равни други условия. Железният сулфид под 580° K може също да се натрупа под въздействието на магнитни сили, след желязо, кобалт и никел.

Основният мотив за зоналната структура на нашата планета беше свързан с хода на последователно натрупване на частици с различен състав - първо силно феромагнитни, след това слабо феромагнитни и накрая силикатни и други частици, чието натрупване беше продиктувано предимно от гравитацията. сили на нарастващите масивни метални маси.

По този начин основната причина за зоналната структура и състав на земната кора е бързото радиогенно нагряване, което определя повишаване на нейната температура и допълнително допринася за локалното топене на материала, развитието на химична диференциация и феромагнитни свойства под въздействието на слънчева енергия.

Етапът на газово-праховия облак и образуването на Земята като кондензация в този облак. Атмосферата съдържаше НИ не, настъпи разсейване на тези газове.

В процеса на постепенно нагряване на протопланетата се извършва редукция на железни оксиди и силикати, а вътрешните части на протопланетата се обогатяват с метално желязо. изпуснати в атмосферата различни газове. Образуването на газове се дължи на радиоактивни, радиохимични и химични процеси. Първоначално в атмосферата се изпускат предимно инертни газове: не(неон), Ns(Нилсбориум), CO 2(въглероден окис), H 2(водород), не(хелий), Ag(аргон), кг(криптон), хех(ксенон). Създадена е възстановителна среда в атмосферата. Може да е имало някакво образование NH 3(амоняк) поради синтеза. Тогава, освен посочените, в атмосферата започнаха да навлизат киселинни изпарения - CO 2, H2S, HF, SO 2. Настъпи дисоциация на водород и хелий. Освобождаването на водни пари и образуването на хидросферата доведе до намаляване на концентрациите на силно разтворими и химически активни газове ( CO2, H2S, NH 3). Съставът на атмосферата се промени съответно.

Чрез вулкани и други начини, освобождаването на водна пара от магма и магмени скали продължи, CO 2, CO, NH 3, НЕ 2, SO 2. Имаше и освобождаване H 2, О 2, не, Ag, не, Кр, Xeпоради радиохимични процеси и трансформации на радиоактивни елементи. Постепенно се натрупва в атмосферата CO 2И N 2. Имаше лека концентрация О 2в атмосферата, но и присъстваха в нея СН 4, Н 2И CO(от вулкани). Кислородът окисли тези газове. Докато Земята се охлаждаше, водородът и благородните газове бяха абсорбирани в атмосферата и задържани от гравитацията и геомагнитното поле, подобно на други газове от първичната атмосфера. Вторичната атмосфера съдържа малко остатъчен водород, вода, амоняк и сероводород и е с рязко редуциращ характер.

По време на формирането на прото-Земята цялата вода е била в различни форми, свързана с материята на протопланетата. Тъй като Земята се формира от студена протопланета и нейната температура постепенно се повишава, водата все повече става част от силикатния магматичен разтвор. Част от него се изпари от магмата в атмосферата и след това се разсея. Когато Земята се охлади, разсейването на водните пари отслабна и след това практически спря напълно. Атмосферата на Земята започва да се обогатява със съдържание на водни пари. Валежите и появата на водни тела на земната повърхност обаче станаха възможни много по-късно, когато температурата на земната повърхност падна под 100°C. Намаляването на температурата на земната повърхност до по-малко от 100°C несъмнено е скок в историята на земната хидросфера. До този момент водата в земната кора е била само в химично и физически свързано състояние, образувайки заедно със скалите едно неделимо цяло. Водата е била под формата на газ или гореща пара в атмосферата. Тъй като температурата на земната повърхност падна под 100°C, на повърхността й започнаха да се образуват доста големи плитки водни тела в резултат на обилни валежи. От този момент на повърхността започват да се образуват морета, а след това и първичният океан. В скалите на Земята, заедно с свързан с водаКогато магмата се втвърди и се появят магмени скали, се появява свободна течна вода на капки.

Охлаждането на Земята допринесе за появата на подземни води, които се различават значително по химичен състав една от друга и от повърхностните води на първичните морета. Земна атмосфера, възникнали по време на охлаждането на първоначалното горещо вещество от силно летливи материали, пари и газове, станаха основа за образуването на атмосферата и водата в океаните. Появата на вода върху земната повърхностдопринася за процеса на атмосферна циркулация въздушни масимежду морето и сушата. Неравномерното разпределение на слънчевата енергия върху земната повърхност предизвика атмосферна циркулация между полюсите и екватора.

Всички съществуващи елементи са се образували в земната кора. Осем от тях - кислород, силиций, алуминий, желязо, калций, натрий, калий и магнезий - представляват повече от 99% от земната кора по тегло и брой атоми, а останалите представляват по-малко от 1%. Основната маса от елементи е разпръсната в земната кора и само малка част от тях са образували натрупвания под формата на минерални находища. Елементите обикновено не се намират в чиста форма в находищата. Те образуват естествени химични съединения, наречени минерали. Само няколко - сяра, злато и платина - могат да се натрупват в чиста самородна форма.

Скалата е материалът, от който са изградени участъци от земната кора с повече или по-малко постоянен състав и структура, състоящ се от натрупване на няколко минерала. Основният скалообразуващ процес в литосферата е вулканизмът (фиг. 6.1.2). На големи дълбочини магмата е в условия на високо налягане и температура. Магмата (на гръцки означава „дебела кал“) се състои от редица химични елементи или прости съединения.

ориз. 6.1.2. Вулканично изригване

С падането на налягането и температурата химичните елементи и техните съединения постепенно се „подреждат“, образувайки прототипи на бъдещи минерали. След като температурата падне достатъчно, за да започне втвърдяването, минералите започват да се освобождават от магмата. Това отделяне е придружено от процес на кристализация. Като пример за кристализация, нека разгледаме образуването на кристал трапезна сол NaCl(фиг. 6.1.3).

Фиг.6.1.3. Кристална структура на готварска сол (натриев хлорид). (Малките топки са натриеви атоми, големите топки са хлорни атоми.)

Химическа формулапоказва, че веществото е изградено от същия брой натриеви и хлорни атоми. В природата няма атоми на натриев хлорид. Веществото натриев хлорид е изградено от молекули натриев хлор. Кристалите от каменна сол се състоят от натриеви и хлорни атоми, редуващи се по осите на куба. По време на кристализация, благодарение на електромагнитни силиВсеки от атомите в кристалната структура се стреми да заеме своето място.

Кристализацията на магмата се е случвала в миналото и се случва сега по време на вулканични изригвания при различни природни условия. Когато магмата се втвърди на дълбочина, тогава процесът на нейното охлаждане протича бавно и се появяват гранулирани, добре кристализирани скали, които се наричат дълбоко разположени скали. Те включват гранити, диарити, габро, сиянити и перидотити. Често под влияние на активни вътрешни силиЗемната магма се излива на повърхността. На повърхността лавата се охлажда много по-бързо, отколкото в дълбочина, така че условията за образуване на кристали са по-малко благоприятни. Кристалите са по-малко издръжливи и бързо се превръщат в метаморфни, ронливи и седиментни скали.

В природата няма минерали или скали, които да съществуват вечно. Всяка скала веднъж е възникнала и някой ден нейното съществуване ще приключи. Не изчезва безследно, а се превръща в друга скала. Така, когато гранитът се разпадне, неговите частици пораждат слоеве от пясък и глина. Пясъкът, когато се потопи в подпочвата, може да се превърне в пясъчник и кварцит, а при по-високо налягане и температура да доведе до гранит.

Светът на минералите и скалите има свой специален „живот“. Има минерали близнаци. Например, ако се открие минералът „оловен блясък“, тогава до него винаги ще има минералът „цинкова бленда“. Същите близнаци са злато и кварц, цинобър и стибнит.

Има „вражески” минерали – кварц и нефелин. Кварцът по състав съответства на силициев диоксид, нефелинът - на натриев алумосиликат. И въпреки че кварцът е много разпространен в природата и е част от много скали, той не „толерира“ нефелина и никога не се среща на едно и също място. Тайната на антагонизма се дължи на факта, че нефелинът е недостатъчно наситен със силициев диоксид.

В света на минералите има случаи, когато един минерал се оказва агресивен и се развива за сметка на друг, когато условията на околната среда се променят.

Минералът, попадайки в различни условия, понякога се оказва нестабилен и се заменя с друг минерал, като запазва първоначалната си форма. Такива трансформации често се случват с пирит, чийто състав съответства на железен дисулфид. Обикновено образува златисто оцветени кубични кристали със силен метален блясък. Под въздействието на атмосферния кислород пиритът се разлага до кафява желязна руда. Кафявата желязна руда не образува кристали, но, възниквайки на мястото на пирит, запазва формата на своя кристал.

Такива минерали се наричат шеговито „измамници“. Тяхното научно наименование е псевдоморфози или фалшиви кристали; формата им не е характерна за съставния минерал.

Псевдоморфозите показват сложни взаимоотношения между различни минерали. Връзките между кристалите на един и същи минерал не винаги са прости. В геоложките музеи вероятно неведнъж сте се възхищавали на красивите сраствания на кристали. Такива израстъци се наричат друзи или планински четки. В минералните находища те са обект на вълнуващ „лов“ за любителите на камъни - както начинаещи, така и опитни минералози (фиг. 6.1.4).

Друзите са много красиви, така че интересът към тях е разбираем. Но не става въпрос само за външната привлекателност. Нека да разгледаме как се образуват тези четки от кристали, разберете защо удължените кристали винаги са разположени повече или по-малко перпендикулярно на повърхността на растеж, защо в друзите няма или почти няма кристали, които лежат плоски или растат наклонено. Изглежда, че когато се образува кристално „ядро“, то трябва да лежи върху повърхността на растежа, а не да стои вертикално върху нея.

ориз. 6.1.4. Схема на геометрична селекция на нарастващи кристали по време на образуването на друзи (според Д. П. Григориев).

Всички тези въпроси са добре обяснени от теорията за геометричната селекция на кристалите на известния минералог - професор от Ленинградския минен институт Д. П. Григориев. Той доказа, че образуването на кристални друзи се влияе от редица фактори, но във всеки случай нарастващите кристали взаимодействат помежду си. Някои от тях се оказват „по-слаби“, така че растежът им скоро спира. „По-силните“ продължават да растат и за да не бъдат „ограничени“ от съседите си, те се простират нагоре.

Какъв е механизмът на образуване на скални четки? Как многобройните различно ориентирани „семена“ се трансформират в малък брой големи кристали, разположени повече или по-малко перпендикулярно на растежната повърхност? Отговорът на този въпрос може да бъде получен чрез внимателно изследване на структурата на друзите, които се състоят от зонално оцветени кристали, тоест такива, при които промените в цвета показват следи от растеж.

Нека разгледаме по-подробно надлъжния разрез на друзите. На неравната растежна повърхност се виждат няколко кристални ядра. Естествено, разширенията им отговарят на посоката най-голям растеж. Първоначално всички ядра, независимо от ориентацията, нарастват с еднаква скорост в посока на удължаване на кристалите. Но тогава кристалите започнаха да се докосват. Наклонените бързо се оказват притиснати от вертикално растящите си съседи, без да им остава свободно място. Следователно от масата различно ориентирани малки кристали „оцеляват“ само тези, които са разположени перпендикулярно или почти перпендикулярно на растежната повърхност. Зад искрящите със студен блясък друзи от кристали, съхранявани във витрини на музеи, се крие един дълъг живот, пълен със сблъсъци...

Друг забележителен минералогичен феномен е скалният кристал със снопове включвания на минерала рутил. Големият познавач на камъка А. А. Малахов каза, че „когато въртите този камък в ръцете си, изглежда, че гледате морското дъно през дълбините, проникнати от слънчеви нишки“. В Урал такъв камък се нарича "космат", а в минералогическата литература е известен под помпозното име "Косата на Венера".

Процесът на образуване на кристали започва на известно разстояние от източника на огнена магма, когато гореща вода навлиза в пукнатини в скали. водни разтворисъс силиций и титан. Ако температурата спадне, разтворът става пренаситен и от него едновременно падат кристали от силициев диоксид (скален кристал) и титанов оксид (рутил). Това обяснява пробиването на планинския кристал с рутилови игли. Минералите кристализират в определена последователност. Понякога те се освобождават едновременно, както при формирането на „Косите на Венера“.

В дълбините на Земята все още се извършва колосална разрушителна и съзидателна работа. Във вериги от безкрайни реакции се раждат нови вещества – елементи, минерали, скали. Магмата на мантията се втурва от неизвестни дълбочини в тънката обвивка на земната кора, пробива я, опитвайки се да намери изход към повърхността на планетата. Вълни от електромагнитни трептения, потоци от неврони, радиоактивно излъчванепоток от дълбините на земята. Те стават едни от основните за възникването и развитието на живота на Земята.

Урок в 7 клас на тема:

"Структура и свойства на географската обвивка."

Цели на урока:

образователен: разширяване на знанията на учениците за компонентите на природния комплекс,

връзките между тях, взаимното влияние на компонентите, както и

показват, че географската обвивка е едно цяло;

образователен: продължете формирането на научен светоглед,

морал (по отношение на човека и природата), за внушаване на способността

изразете своята гледна точка;

здравеопазващи: избор основна целурок и да го повторим

повторение по различни начини, прехвърляне на ученици от пасив

слушатели в активно действащи, приятелско отношение между

ученици и учители, създаване на условия, осигуряващи висок

ефективност и ви позволява да отложите умората и да я избегнете

преумора.

развиващи се: развитие на речта, мисленето, сетивността (възприемане на външни

свят чрез сетивата) сфери на личността, емоционално-волеви (чувства,

опит, воля) и потребности-мотивационни области.

Тип урок:комбинирани.

Оборудване:карти различни цветове(червено – характеристики на черупките на Земята),

карти жълто(с описание на структурата на syncwine), карти

зелено (урочно настроение),

Форми на работа:индивидуални, групови, фронтални.

Прогрес на урока.

аз Организационен момент.

Всички, всички, добър следобед! Здравейте момчета! Много се радвам, че дойде на моя урок. имам страхотно настроение, усмихвам ти се. Усмихнете ми се и на мен, дано моето "слънчево" настроение се отрази и на вас. благодаря Момчета, днес имаме необичаен урок, има гости в нашия урок. Да ги „заразим“ със слънчевото си настроение, да се обърнем към тях и да се усмихнем. Сигурен съм, че ще ви отвърнат с усмивка. И така, всички имат слънчево настроение и съм сигурен, че това ще ни помогне да работим ползотворно в урока.

внимание!

Провери го, приятел.

Готови ли сте да започнете урока?

Всичко ли е на мястото си, всичко наред ли е?

Книги, химикалки и тетрадки.

II . Актуализиране на знанията.

Момчета, цяла година учим нов предмет, география. По време на нейните уроци пътувахме до различни ъгли глобус, потъваше на морското дъно, издигаше се в балон с горещ въздух, изучаваше законите на природата и правеше географски и лични открития. Нека сега си припомним какви важни теми изучавахме тази година?

Ученически отговори.

Наистина имаше много важни теми, но днес ви каня да си припомните черупките на Земята. Всяка група ще запомни характеристиките на една от черупките на Земята според този план:

име на черупката;

структура;

материален състав;

характерни явления.

(На бюрата на учениците има червени карти с план за отговор; формата на работа е групова).

1 група - характеристика на литосферата;

2 група - характеристики на хидросферата;

3 група - характеристики на атмосферата;

4 група - характеристики на биосферата

III . Учене на нов материал.

Учител:Запознахте се с четирите черупки на Земята. Открихме, че черупките не съществуват отделно, а взаимодействат помежду си. Има много различни видими и невидими връзки между черупките на Земята. Тези връзки, като здрави нишки, свързват отделните черупки в едно цяло - географска обвивка.

Обвивката на Земята, в която долните слоеве на атмосферата, горните части на литосферата, цялата хидросфера и биосферата взаимно се проникват и взаимодействат, се нарича географска обвивка.

Географската обвивка е природата, която ни заобикаля, природната среда, в която живеем, ползваме всички нейни блага и от своя страна й влияем, често пъти негативно. Географската обвивка по същество е нашият дом. Затова е важно да знаем как работи, за да не го унищожим и да го запазим също толкова красив за бъдещите поколения. На други планети няма такава черупка. Проникването и взаимодействието на компонентите на географската обвивка често може да се наблюдава в природата. Например водата и въздухът, проникващи през пукнатини и пори дълбоко в скалите, участват в процесите на изветряне. Реките и подпочвените води, движещи минерали, участват в промените в релефа. Водата и минералите са част от всички живи организми. Живите организми, умирайки, образуват огромни слоеве от скали.

Горна и долна границаразлични учени извършват географската обвивка по различни начини. Тя няма резки граници. Дебелината му е средно 55 km. В сравнение с размера на Земята, това е тънък слой.

Нека дефинираме и запишем свойствата на географската обвивка в тетрадка:

1.вещества в твърдо, течно, газообразно състояние;

2. възникване на живот -> човек -> човешко общество;

3. има всички условия за живот на живите организми;

4.процесите в географската обвивка протичат под въздействието на слънчевата енергия.

И така, всички компоненти на географската обвивка са свързани в едно цяло чрез кръговрата на веществата и енергията, благодарение на което се извършва обмен на вещества между литосферата, атмосферата, хидросферата и биосферата. Има гиреи.

Учител:Какви цикли познавате?

На диаграмите на дъската:

Отговор на децата:кръговрат на въздуха в тропосферата, водни цикли, биологичен цикъл на сушата и в океана, енергиен цикъл.

Учител:Кой цикъл играе водеща роля и защо?

отговор:Циркулация на въздуха в тропосферата

Причинява се от неравномерното подаване на слънчева топлина към повърхността на Земята, въртенето на нашата планета около оста си, както и наличието на континенти и океани.

Основният въздушен поток се образува между горещите екваториални и студените полярни зони. Въздушният цикъл включва цялата система от ветрове и вертикалното движение на въздушните маси. Създава условия за образуване на други цикли.

Учител:Обяснете как би се разпределяла топлината на нашата планета, ако нямаше движение на въздуха?

Могат да се образуват облаци и валежи; световен воден цикъл?

отговор:Движението на въздуха в тропосферата въвлича хидросферата в глобалния цикъл, образувайки глобалния воден цикъл.

Биологичният цикъл играе огромна роля в живота на географската обвивка.

Ти каза това в съвременна биосферадом на около 2,5 милиона вида растения и животни, както и гъбички и бактерии, които се образуват жива материяпланети.

И кое царство живи организми трябва да има най-много голяма маса?

(По отношение на масата в него преобладават микроскопичните организми, а сред големите форми - растенията.)

Защо е необходимо да опазваме зелените растения?

отговор:Абсорбирайте въглероден диоксиди освобождаване на кислород; осигуряват на хората храна и осигуряват разнообразие на околната среда

Учител:Циклите осигуряват повторение на едни и същи процеси (например изпаряване, утаяване, разлагане на органични вещества) с ограничен обем на първоначалното вещество. Така атмосферната влага се променя на всеки 9 дни и отново участва в цикъла. Всички цикли са взаимосвързани. Те осигуряват относително равновесие, цялост и развитие на географската обвивка.

Сигурно си уморен, препоръчвам ти да си починеш.

Физкултурна минута:

В блатото има две приятелки,

Две зелени жаби.

Измихме се рано сутринта,

Изтъркан с кърпа,

Те тропаха с крака,

Те пляскаха с ръце,

Наведе се надясно, наляво

И се върнаха обратно.

Това е тайната на здравето

Здравейте на вас, приятели, физическо възпитание!

IV Затвърдяване на нов материал.

Съставяне на синквин (структурата на синквин върху розови карти), форма на работа - групова, време - 3 минути.

Името на синквин.

Две прилагателни.

Два глагола.

Фраза на тема syncwine.

Съществително име.

Те четат syncvens.

След това учениците идентифицират емоционалното състояние на всеки етап от урока, като вмъкват определен тип усмивка.

В края на този етап се провежда „Тихо проучване“:

Каква беше темата на урока?

Какво ново научи?

Какви предварително изучени термини и знания сте използвали от предварително изучен материал?

За какво можете да използвате знанията, получени в урока?

V домашна работа. оценка.

§ 13, за всички, избирателно - изг

Преди да говорим за структурата и свойствата на географската обвивка, е необходимо да разберем какво представлява географската обвивка. „Бащата” на този термин е известният географ А. А. Григориев, който го въвежда през 1932 г. Ние живеем в него, това е нашият дом и за да остане къщата здрава, трябва да се грижим за нея, да познаваме добре нейния състав и да разбираме свойствата на географската обвивка.

Структурата на географската обвивка

Историята на развитието на планетата Земя е неразривно свързана с формирането на географската обвивка. Както знаете, животът на Земята не се появи веднага. Тогава една географска обвивка се състоеше от три компонента: литосфера, атмосфера и хидросфера. Но всичко се промени с появата на живите организми. Тяхното „раждане“ обуславя появата на нов слой – биосферата. Така днес земното кълбо се състои от следните черупки:

долните слоеве на атмосферата;
горните части на литосферата;
цялата хидросфера;
цялата биосфера.

Всички горепосочени черупки не съществуват изолирано. Те са в близък контакт помежду си и си взаимодействат. Резултатът от такова близко „съседство“ беше невъзможността да се определят ясните им граници.

Средно дебелината на географската обвивка е около 55 км. В сравнение с размера на Земята изглежда, че е само тънък филм.

ориз. 1 Компоненти на географската обвивка

атмосфера

Все още има спорове между учените за границите на географската обвивка. Нека разгледаме една теория, често цитирана в чуждестранни и местни изследвания.

Първата е долната част на атмосферата. Височината му достига 25-30 км. Състои се от тропосферата (8-16 km) и долните слоеве на стратосферата (11-30 km). Те отбелязват постепенно понижаване на температурата, наличието на прах от вулканичен произход, водни пари и живи организми.

ТОП 1 статиякоито четат заедно с това

Именно в стратосферата т.нар озонов слой, който предпазва всички живи организми и цяло биологични системиот вредните ултравиолетови лъчи на слънцето.

ориз. 2 Компоненти на атмосферата

Литосфера

Географската обвивка включва горния слой на литосферата - горната част на земната кора. Защо само горната?

Не трябва да забравяме, че всички черупки са в постоянно взаимодействие, а влиянието на атмосферата и хидросферата се простира до литосферата, започвайки от повърхността на нашата планета и до дълбочина от 4-5 км.

Хидросфера и биосфера

Хидросфера- това е съвкупността от всичко водни запасина нашата планета. Почти цялата хидросфера принадлежи към географската обвивка. Изключение - незначителна част, която се намира на голяма дълбочина.

Биосферата с право се счита за най-голямата част от географската обвивка. защо Отговорът на този въпрос се крие в буквалния превод на този термин от старогръцки език, където bios е живот, а schaira е топка. С други думи, където има живот, където е възможна дейността на живите организми, там е биосферата. Тоест неговите граници съвпадат с границите на литосферата, хидросферата и атмосферата: животът съществува до 4-5 км под земята, на повърхността на земното кълбо, във водата, на големи дълбочини и във въздуха, започвайки от долната пластове и завършва на надморска височина 30 км.

ориз. 3 Граници на биосферата

Основни свойства на географската обвивка

Тясното взаимодействие на всички компоненти на географската обвивка (GE) доведе до възможността за появата на специални свойства, присъщи само на нея:

Само в ГО веществата могат да съществуват в твърдо, течно и газообразно състояние. Този имотмного важен за протичането на всички процеси и особено за възникването на живота;
Само GO се характеризира с произхода на живота, а след това с появата на човека и човешкото общество. Въздух, вода, слънчева енергия, растения, животни, минерали – всички условия за развитие на човека.
Само в GO всички съществуващи процеси се случват преди всичко благодарение на слънчевата енергия и едва след това вътрешна земни източнициенергия.

Какво научихме?

И така, географската обвивка е важен обектизучаване географска наука. Разбира се като тесен контакт и взаимодействие на атмосферата, литосферата, хидросферата и биосферата. Нека отново назовем основните свойства на географската обвивка.

Благодарение на това GO станаха възможни различни видове енергия, възникването на живота на нашата планета, появата на човека и развитието на човешкото общество. Освен това само в географската обвивка едно и също вещество може да съществува в три състояния: твърдо, течно и газообразно.

Тази статия ще ви помогне да затвърдите материала, който сте научили по география в 7. клас.

Тест по темата

Оценка на доклада

Средна оценка: 4.7. Общо получени оценки: 142.

Структурата на географската обвивка

долните слоеве на атмосферата;
горните части на литосферата;
цялата хидросфера;
цялата биосфера.

ориз. 1 Компоненти на географската обвивка

атмосфера

ТОП 1 статиякоито четат заедно с това

Именно в стратосферата се намира така нареченият озонов слой, който предпазва всички живи организми и цели биологични системи от вредните ултравиолетови лъчи на слънцето.

ориз. 2 Компоненти на атмосферата

Литосфера

Географската обвивка включва горния слой на литосферата - горната част на земната кора. Защо само горната?

Хидросфера и биосфера

Хидросфера- това е съвкупността от всички водни запаси на нашата планета. Почти цялата хидросфера принадлежи към географската обвивка. Изключение - незначителна част, която се намира на голяма дълбочина.

ориз. 3 Граници на биосферата

Основни свойства на географската обвивка

Само в ГО веществата могат да съществуват в твърдо, течно и газообразно състояние. Това свойство е много важно за протичането на всички процеси и особено за възникването на живота;
Само GO се характеризира с произхода на живота, а след това с появата на човека и човешкото общество. Въздух, вода, слънчева енергия, растения, животни, минерали – всички условия за развитие на човека.
Само в GO всички съществуващи процеси се случват преди всичко благодарение на слънчевата енергия и едва след това на вътрешните земни източници на енергия.

Какво научихме?

И така, географската обвивка е важен обект на изследване на географската наука. Разбира се като тесен контакт и взаимодействие на атмосферата, литосферата, хидросферата и биосферата. Нека отново назовем основните свойства на географската обвивка.

Тази статия ще ви помогне да затвърдите материала, който сте научили по география в 7. клас.

Тест по темата

Оценка на доклада

Средна оценка: 4.7. Общо получени оценки: 142.

Ефектът на Комптън и фотоелектричният ефект потвърждават корпускулярния характер на светлината. Светлината се държи като поток от частици - фотони. Тогава как една частица може да проявява свойства, присъщи на класическите вълни? В крайна сметка една частица може да премине през един или друг процеп. Известна е обаче интерференцията на светлина от два процепа (опит на Йънг). Така се стига до един парадокс - светлината притежава както свойствата на корпускулите, така и свойствата на вълните. Затова те казват, че светлината се характеризира с двойственост вълна-частица.

Контрастът между квантовите и вълнови свойствасветлина един към друг е погрешно. Свойствата на непрекъснатост на електромагнитното поле на светлинна вълна не изключват свойствата на дискретност, характерни за светлинните кванти - фотони. Светлината едновременно притежава свойствата на непрекъснати електромагнитни вълни и свойствата на дискретни фотони. Той представлява диалектическото единство на тези свойства. С намаляването на дължината на вълната квантовите свойства на светлината стават все по-ясно видими (това е свързано например със съществуването на червената граница на фотоелектричния ефект). Вълновите свойства на късовълновото излъчване са много слаби (например дифракцията в рентгеновите лъчи). При дълговълновото излъчване квантовите свойства са слабо проявени и основната роля играят вълновите свойства.

Връзката между вълновите свойства на светлината се обяснява със статистически подход към изследването на разпространението на светлината. Светлината е поток от дискретни частици - фотони, в които са локализирани енергията, импулсът и масата на излъчване. Взаимодействието на фотоните с материята при преминаване през някаква оптична система води до преразпределение на фотоните в пространството и появата на дифракционна картина. В този случай квадратът на амплитудата на светлинна вълна във всяка точка на пространството е мярка за вероятността фотоните да удрят тази точка.

По този начин корпускулярните свойства на светлината са свързани с факта, че енергията, масата и импулсът на излъчване са локализирани в дискретни фотони, а вълновите свойства са свързани със статистическите модели на разпределението на фотоните в пространството.

ЛЕКЦИЯ 4. ФИЗИЧЕСКИ СВОЙСТВА НА ГЕОГРАФСКАТА СРЕДА

Общи характеристики на географската обвивка.Географска обвивка -Това е материална система, възникнала на земната повърхност в резултат на взаимодействието и взаимното проникване на литосферата, атмосферата и хидросферата, наситени с организми. Естествените тела от географската обвивка (скали, вода, въздух, растителност, жива материя) имат различни агрегатни състояния (твърдо, течно, газообразно) и различни нива на организация на материята (нежива, жива и биоинертна - резултатът на взаимодействието на живи и неживи вещества).

Географската обвивка се формира основно от две различни видовевъпрос: атомно-молекулярни„нежива“ материя и атомно-органични"жива" субстанция. Първият може да участва само във физикохимични процеси, в резултат на което могат да се появят нови вещества, но от същите химични елементи. Вторият има способността да възпроизвежда собствения си вид, но различен състави външен вид. Взаимодействията на първите изискват външни енергийни разходи, докато вторите имат собствена енергия и могат да я освободят при различни взаимодействия. И двата вида материя са възникнали едновременно и функционират от началото на формирането на земните сфери. Между частите на географската обвивка има постоянен обмен на материя и енергия, проявяващ се под формата на атмосферна и океанска циркулация, движение на повърхностни и подземни води, ледници, движение на организми и жива материя и др. Благодарение на движението на материя и енергия, всички части на географската обвивка са взаимосвързани и образуват интегрална система.

Разнообразният състав и агрегатни състояния на материята, формите на енергията и взаимодействието на природните тела в географската обвивка в хода на дългата еволюция са довели до нейната сложна пространствена диференциация. Възникват разнородни части на географската обвивка - природно-териториални и водни комплекси или ландшафти от различен ранг: от географски страни и зони до масиви и фациеси. По този начин, като едно цяло, географската обвивка в същото време се състои от относително независими, но винаги взаимосвързани и взаимозависими части. Географската обвивка е люлката на живота, който в различни форми и проявления го съпътства от началните етапи на неговото възникване. Живите организми винаги са оказвали влияние върху формирането на компонентите на географската обвивка. С течение на времето, с подобряването на формите на живот, неговото разпространение и изобилие, ролята на живата материя нараства и все повече променя и подобрява външния вид на географската обвивка.

Повечето изследователи, следвайки С. В. Калесник, наричат взаимосвързаното и взаимозависимо материално тяло, което навсякъде огражда планетата Земя, като географска обвивка. Има и други имена - външната обвивка на земята(P.I. Брунов), епигеосфера(А. Г. Исаченко), епигенема(Р. И. Аболин), физикогеографска обвивка(А. А. Григориев), биогеносфера(I.M. Zabelin), пейзажна сфера(Ю. К. Ефремов, Ф. Н. Милков), но те не са широко използвани.

Компоненти на географската обвивка.Географска обвивка, или глобална геосфера,се състои от неразривен комплекс от частични геосфери, заети предимно от един компонент на определено състояние и функциониращи заедно в присъствието на биота. Литосфера, атмосфераИ хидросфераобразуват почти непрекъснати черупки. Биосферакато съвкупност от живи организми в определено местообитание не заема самостоятелно пространство, а овладява изцяло (хидросфера) или частично (атмосфера и литосфера) посочените по-горе сфери. В геонауката понятието „географска обвивка“ включва всички живи организми (всяка конкретна сфера има своя собствена биота, която е нейният неделим компонент), така че самостоятелната идентификация на биосферата едва ли е необходима. В биологията, напротив, разграничението на биосферата е легитимно. Те заемат определена позиция криосфера(сфера на студа) и педосфера(почвено покритие).

Географската обвивка се характеризира с обособяването на зонално-провинциални деления, които се наричат пейзажи,или геосистеми.Тези комплекси възникват от определено взаимодействие и интеграция на геокомпоненти. Най-простите геосистеми се формират чрез взаимодействието на материята на инертно ниво на организация. Например ледниците, заедно с тяхното легло и съседните слоеве въздух, речен басейнкато система тече водазаедно с част от земната повърхност и подземни водии т.н. По-сложни взаимоотношения съществуват в такива геосистеми като естествени териториални или ландшафтни комплекси. Те съответстват на блокове от географската обвивка, включващи участък от земната кора с почва, биоценоза и част от тропосферата с определена дебелина. В океаните се разграничават подводни пейзажи и водни комплекси.

Същността на географската обвивка.Всяка от геосферите има различни, уникални свойства и се различава по структурни характеристики. Гравитационната диференциация на земното вещество е довела до концентрацията на значителна част от най-тежките елементи в ядрото, докато в земната кора доминират кислородът (около 50%) и силицийът (26%). Разпределението на основните химични елементи в геосферите е дадено в табл. 4.1.

Химическите елементи в географската обвивка са в свободна държава(във въздуха), в форма на йони(във вода) и комплексни съединения(живи организми, минерали и др.).

Най-често срещаните вещества в географската обвивка са скали и минерали, природни води, лед, въздух, жива материя, почва и кора на изветряне.

Граници на географската обвивка.Повечето учени смятат, че горна границагеографската обвивка съответства на нивото най-висока концентрацияозонов слой, разположен на надморска височина 25-28 км. Други изследователи, които идентифицират географската обвивка с ландшафта, изчертават външната й граница по горната граница на тропосферата, като вземат предвид, че тропосферата активно взаимодейства със земната повърхност.

Таблица 4.1. Състояние и състав на черупките на Земята (по В. А. Вронски и Г. В. Войткевич)

Черупка	Химичен състав	Физическо състояние
атмосфера	N 2, O 2, CO 2, (H 2 O), инертни газове	газ
Хидросфера	Солена и прясна вода, сняг и лед (разтворен Na, Mg, Ca, Cl, SO 4, HCO 3)	Течен, частично твърд
Жива материя	Въглехидрати, мазнини, протеини, нуклеинови киселини, скелетен материал (H 2 O, N, H, C, O)	Твърдо, течно, частично колоидно
Литосфера	Магматични, седиментни и метаморфни скали (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K)	Твърдо, частично разтопено
Мантия	Минерали с оливин-пироксенов състав и техните еквиваленти високи налягания(O, Si, Mg, Fe)	Твърди
Ядро	Желязо-никелова сплав (Fe, FeS, Ni)	Горната част е течна, долната вероятно е твърда

Долна границачесто се извършва според раздела на Мохоровичич, т.е. по основата на земната кора. Някои изследователи смятат, че географската обвивка трябва да включва само тази част от земната кора, която пряко взаимодейства с други компоненти - вода, въздух, живи организми. Зоната на активна трансформация на минералното вещество в термодинамичната среда на земната повърхност има дебелина до няколкостотин метра на сушата и десетки метри под океана. Причината за липсата на обща гледна точка е, че в географската обвивка няма сили, които да образуват ясно определени граници, като например ръбовете на кристалите.

Смята се, че оптимални границиГеографската обвивка е горната граница на озоновия слой и основата на земната кора, в която се намират основната част от атмосферата, цялата хидросфера и горният слой на литосферата с организми, живеещи или живеещи в тях, и следи от човешки активност.

Географията се основава на общи физически закони, които действат в заобикалящия ни свят. Сред тях са законите: универсална гравитация I. Нютон, запазване на масата и енергията, Стефан-Болцман, Архимед, Хук, Ом и др.

Основната концепция е "система"- набор от елементи, които се намират в определена връзка. Всичко, с което взаимодейства тази система, се нарича среда.Географските системи взаимодействат една с друга териториално и функционално. Всяка система се състои от краен брой елементи. С известна степен на условност системите на географската обвивка (геосистема) и нейната външна среда могат да бъдат разделени на механични, термодинамични, биоинертни, биологични, етнически и социални.

Механични системихарактеризиращи се със силовото взаимодействие на телата, които ги образуват и имат маса. Те включват космически тела, въздух и морските теченияи т.н. Механична системаразглежда като система за баланс на силите. При липсата му системата променя посоката си и скоро се срива.

Термодинамични системисвързани с движението на материята поради трансформацията или преноса на енергия. За разлика от изолираните системи, изучавани от класическата термодинамика, геосистемите са отворени, т.е. обменят материя и енергия с външната среда. Това е изключително важно обстоятелство, тъй като отворените системи са способни да акумулират преобразувана енергия, поддържайки и подобрявайки своята структура. Наборът от такива свойства се нарича самоорганизация. Благодарение на самоорганизацията светът на географските системи става по-сложен с течение на времето, подобрява се (по-способен да издържа на външни влияния) или се развива по насочен начин.

Фигура 4.1. Състояние на системата: a - стабилно; b- метастабилен; V- нестабилен

Термодинамичните системи са различни топлинни циркулации на вещество, ако с тях са свързани преходи или енергийни потоци. Например кръговрата на водата в природата. При изучаването на термодинамичните системи широко се използва методът на балансите (радиационен и топлинен баланс). В някои случаи можем да се ограничим до разглеждане на термодинамична система като изолирана, т.е. пренебрегнете енергийния обмен на системата с околната среда (адиабатен процес в атмосферата).

Биоинертенса системи, в които живата и неживата материя са неразривно свързани и си взаимодействат. Пример за биоинертна система е почвата, която е съвкупност от минерална материя (скали, вода, въздух), живи организми и мъртва биоорганична материя (хумус и др.). Ако един от тези компоненти бъде отстранен от почвата, той ще загуби своето характерни свойства(предимно плодовитост), т.е. ще стане друга система.

Системата има комуникации,които се делят на прав(причинно-следствена, материално-енергийна) и обратен(информационен и нормативен). Система с обратна връзка се нарича саморегулираща се. обратна връзкаса отрицателни и положителни. Отрицателнакомуникацията намалява интензивността на процеса в системата, като същевременно увеличава нейния „изход“. Той е характерен за нормално функциониращите системи и е насочен към поддържане на тяхното динамично равновесие, устойчивост и неизменност. Положителновръзката укрепва процеса, тъй като "изходът" на системата се увеличава, т.е. води до лавинообразен растеж на процеса, в резултат на което системата преминава в ново състояние или се разрушава. Най-често този курс на промяна е провокиран външни причини, но механизмът на саморазвитие е заложен в природата на системата.

Състоянието на системата се описва с параметри, включително интензивни и екстензивни. Интензивенпараметри (температура, абсолютна и относителна влажност, биопродуктивност) не зависят от размера на системата, обширен(топлинни запаси, съдържание на влага във въздушната маса, запаси от органични вещества и др.) се определят от размера на системата (има температура както в Арктика, така и на екватора, но в Арктика тя е по-ниска и по-висока при екватор). Следователно, първите не се променят, когато системата е разделена на части, но последните намаляват.

Ако интензивните параметри на системата са еднородни, т.е. не се различават по своите части, тогава такава система е в състояние на стабилно равновесие според тези параметри. Устойчивнаречено равновесие, което се възстановява спонтанно, ако системата бъде отстранена от него. Система в стабилно състояние може да се оприличи на топка в дупка (фиг. 4.1, А). Мета-устойчивисъстояние, което е една от стабилните опции (фиг. 4.1, б):топката може да вземе всяка от трите пързалки ( 1 , 2, 3), но от тях само позицията е абсолютно стабилна 2. Неустойчивнарича се състояние, когато малък импулс на въздействие извежда системата от равновесие, към което тя не може да се върне (фиг. 4.1, V).Нестабилността е характерна за развиващите се системи. Той увеличава разнообразието на природата (създават се нови системи), но може да има и отрицателно въздействие върху околната среда. Системите в нестабилно състояние са податливи на флуктуации- хаотични колебания на параметрите, чийто ефект е непредсказуем.

В повечето случаи системите с географска обвивка са отворен.Отворените системи не се стремят към минимум потенциална енергия и максимум ентропия (мярка за разсейване на енергия). Географските системи са способни да се подобряват чрез намаляване (или концентриране) на ентропията поради външната среда. Този процес може да се представи като образуване на ред от хаоса. Наблюдава се в географската обвивка еволюционно.

В географската обвивка има системи, които имат две или повече устойчиви състояния, т.нар спусък(превключване). Например ледниковото и безледно състояние на земната повърхност, функционирането на гейзер (почивка - емисия). Концепцията за задействане е важна за оценката на възможното последици за околната среда: Енергийно по-лесно е да се поддържа едно явление в определено състояние, отколкото да се върне в предишното му състояние, ако е започнал преходен процес.

Механичните взаимодействия в планетарните физико-географски процеси, които имат материална основа, се подчиняват на закона за всемирното привличане, според който всеки две материални частици с маси М 1И М 2се привличат един към друг със сила R,пропорционална на произведението на масите и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието Рмежду тях:

Къде Ж- коефициент на пропорционалност (гравитационна константа), равен на 6,6725×10 -11 N×m 2 /kg 2. Според този закон силата на гравитацията зависи само от положението на частиците в даден момент, т.е. гравитационното взаимодействие се разпространява моментално. Оттук и изразът за гравитацията:

Къде ж- ускорение на свободно падаща точка, равно на 9,7805 x Т-маса на материална точка; φ - географска ширина; ч- височината на точката над морското равнище.

В света на макротелата, които са небесни тела, законът за всемирното привличане играе фундаментална роля, определяйки тяхното взаимодействие и еволюция. На Земята проявленията на този закон са:

Гравитационно поле на Земята (гравитационно поле);

Гравитационна диференциация на земната материя, водеща до образуването на геосфери, изостатично равновесие на литосферата, топлинна конвекция в ядрото и мантията, океана и атмосферата;

Движенията на земните маси и техните движения в рамките на планетата и на нейната повърхност;

Приливно образуване.

Гравитационното поле на Земятапредставлява полето на гравитацията – резултантната сила на гравитацията и центробежната сила на въртенето на Земята (фиг. 4.2). Тъй като силата на гравитацията зависи от радиуса на Земята, който е най-малък на полюсите, той е най-голям на полюсите. Центробежната сила, която зависи (при същата скорост на въртене) от радиуса на орбитата, е най-голяма на екватора. Резултатът от тези сили се увеличава съответно от екватора към полюсите от 978 на 983 gals. Силата на гравитацията намалява от земната повърхност нагоре и се увеличава донякъде дълбоко в земята в рамките на литосферата.

Гравитационното поле е потенциално. Точки с еднакъв гравитационен потенциал образуват изопотенциални (или еквипотенциални) повърхности. На всяка такава повърхност спонтанното движение на маса е невъзможно, тъй като хоризонталната компонента на гравитацията е нула. Най-важната изопотенциална повърхност на Земята е повърхността на геоида. Образуват се участъци от изопотенциални релефни повърхности хоризонтална(изохипси на сушата или изобати на морското дъно).

ориз. 4.2. Гравитация (R o) -резултат от гравитационните сили (P N)и центробежни (P δ)

Движенията на тела с маса се извършват в полето на гравитацията в съответствие с посоката на градиента на това поле, т.е. нормални към изопотенциални повърхности. При наличие на препятствия (например терен) движението се извършва по такъв начин, че потенциалната енергия намалява. Например, съгласно закона за свързващите се съдове, нивото на водата в свързаните резервоари съответства на една потенциална повърхност.

Показани са стойностите на земното гравитационно поле изогони(линии с равни стойности на тежестта).

Гравитационна диференциация.Според съществуващите идеи гравитацията е била една от основните сили при формирането на Земята от протопланетен облак. В съответствие с различни хипотези Земята е възникнала като разнородно тяло (ядрото на Земята се е образувало през ранен стадий, мантия - на по-късен етап) или като хомогенна маса. В последния случай се смята, че основното в историята на планетата от геофизична гледна точка е процес на гравитационна диференциация на материята -стратификация в съответствие с плътността на материята в гравитационно поле. В резултат на такова разслояване възникват геосфери, всяка от които е съставена от веществото на една агрегатно състояниеи подобна плътност. Изчисленията показват, че количеството топлина, отделено по време на гравитационното разделяне на Земята на ядрото и мантията, би било достатъчно, за да разтопи първоначално твърдото вещество на нашата планета.

Много процеси са свързани с гравитационна диференциация, включително вертикални тектонични движения на литосферни блокове. В атмосферата гравитационната диференциация води до нестабилност на въздушния стълб поради различни температури и влажност. В тропосферата въздухът се нагрява от земната повърхност и изпитва импулс нагоре („плува“). Гравитационната нестабилност на атмосферата е често срещана, поради което в метеорологията намаляването на температурата от земната повърхност нагоре се счита за нормално, докато повишаването на температурата се нарича инверсия.В хидросферата гравитационната диференциация зависи както от температурата, така и от солеността на водните маси, което също води до тяхното движение и разположение в съответствие с плътността (процесът на издигане на водите се нарича нагоре,понижаване - надолу).

Изостазия.Процесите на диференциация на плътността се проявяват и под формата на изостатично равновесие на литосферата. Това е добре илюстрирано от модели на изостатично балансиране на тела, плаващи на водната повърхност (фиг. 4.3). На фиг. 4.3, bкубчета с различна плътност са показани с еднакъв размер, в резултат на което са потопени във вода пропорционално на съотношението на собствената плътност на водата. На фиг. 4.3, Апоказани са кубчета с еднаква плътност, но различни размери, така че всяко кубче е потопено във вода с количество равно на отношениетомаса (както в предишния случай), умножена по напречното сечение на куба. Стрелките показват двойки сили на гравитация и Архимед. Всеки куб е в състояние изостатично равновесиев съответствие с плътността на веществото и дебелината (силата) на тялото.

Обикновено понятието изостатично равновесие се използва по отношение на литосферата, но ефектът се проявява във всяка среда. Така от принципната диаграма (фиг. 4.4) на изостатичното балансиране на литосферните блокове става ясно, че континенталната кора изплува заедно с част от горната мантия, тъй като е съставена от вещество с по-малка плътност от океанското и има по-голяма дебелина. Океанска корапотъва спрямо континента по същите причини, тъй като плътността му е по-висока и дебелината му е по-малка. Благодарение на изостазията се поддържа правилна връзка между височините на сушата и океанските дълбочини, което се отразява от хипсографската крива.

ориз. 4.3. Модели на изостазия (по Ф. Стейси): А- балансиране на блокове върху субстрата според дебелината на литосферата; б -балансиращи блокове върху субстрата според плътността на веществото (цифрите са дадени в единици за конвенционална плътност)

ориз. 4.4. Изостатично равновесие на литосферата

Изостатичното балансиране на литосферата е важно системообразуващо свойство на географската обвивка. Той определя конфигурацията на континентите и океаните, разпределението на височини и дълбочини и чрез тях потока и преразпределението на топлината, циркулацията на водни и въздушни маси и други модели на пространствена диференциация на географската обвивка.

Движения на земните маси.Взаимодействията на гравитационните и други сили вътре в планетата и влиянието на космическата среда водят до движение на земните маси, опитвайки се да заемат най-стабилно положение в космоса. Прекият израз на тези премествания е вулканични процеси- емисии в географската обвивка на дълбоки маси от материя, сеизмични явления -резки измествания на вътрешноземни маси, обикновено придружени от трусове и прекъсвания на непрекъснатостта на земната кора, тектонични движения -движения на земните маси в рамките на планетата или проявени на земната повърхност (неотектонски). Всички те активно влияят върху функционирането на географската обвивка. Основната причина за тяхното проявление е необходимостта от балансиране на резултатите от взаимодействията вътре в Земята и на нейната повърхност. Движенията на земните маси са важна характеристика на планетата, тъй като показват активността на нейните недра и способността за развитие и усъвършенстване.

Приливи и отливи.Океанските приливи и отливи зависят главно от взаимодействието на Земята, Луната и Слънцето. Водеща роля за това играе близката Луна, чиято гравитация е 2,17 пъти по-голяма от слънчевата. Целият приливен цикъл съответства по продължителност на лунен ден(24 часа 51 минути), които не съвпадат със слънчевите, поради което се образуват приливни неравенства. В действителност обаче се наблюдават дневни, полудневни и смесени приливи и отливи.

Луната се върти около Земята по елиптична орбита със среден радиус 384 хил. км. Системата Земя-Луна има общ центърмаса, разположена в тялото на Земята на разстояние 2/3 от центъра й, тъй като масите на взаимодействащите сили се различават значително (Земята е 81 пъти по-голяма от тази на Луната). И двете небесни тела се движат по такъв начин, че всяка точка на едно от тях описва една и съща орбита. Във всяка такава точка възниква една и съща центробежна сила, независимо от географската ширина на мястото.

В допълнение към центробежната сила, всяка точка на Земята се влияе от гравитационна сила, насочена към Луната, която зависи от разстоянието до смущаващата маса (фиг. 4.5). Ако разстоянието от центъра на масата на Луната до центъра на масата на Земята е 60 земни радиуса (R),след това до точката Z, най-близка до Луната (зенит)то е равно само на 59 R,и до най-отдалечената точка Н (надир) - 61Р.Според закона за всемирното привличане, големината на гравитационната сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието между центровете на масата. Следователно в точка Z гравитационната сила е по-голяма, отколкото в точка O 3, а в точка N е по-малка, отколкото във всяка точка на тялото на Земята. Така в центъра на масата на Земята има равенство на гравитационните и центробежните сили, но в точките Z и N няма равенство: в точка Z гравитационната сила е по-голяма от центробежната сила, а в точка N центробежната сила е по-голямо. Това води до образуване на приливни деформации – издутини или стоящи вълни.

Изчисленията показват, че в центъра на масата на Земята абсолютната стойност на гравитационната сила поради влиянието на Луната е 3,38 mg на 1 kg маса, в точка Z гравитационната сила вече е 3,49 mg/kg, а при точка N - само 3,27 mg/kg. Сумирайки тези стойности във всяка точка от земната повърхност с векторните стойности на центробежната сила, получаваме резултата, който е насочен в точка Z към Луната и в точка N далеч от Луната. Тази сила се нарича приливнаСтойността му и в двата случая е 0,11 mg/kg маса, но е с противоположен знак. В други точки, които не лежат на оста на системата Земя - Луна, силите ще бъдат разместени и ще образуват успоредници, в които резултантната е насочена по диагонала на успоредника.

ориз. 4.5. Образуването на приливна сила под влиянието на Луната през различни точкиземна повърхност

Фигура 4.6. Приливи и отливи, образувани по време на взаимодействието на Земята с Луната (L) и Слънцето (S): А -пружина; b - квадратура

Поради въртенето на Земята, приливните пикове се формират във всеки следващ момент на нови места на земната повърхност, следователно, през периода от време между две последователни горни или долни кулминации на Луната, приливните пикове ще обиколят земното кълбо и през това време на всяко място ще се появят два прилива и два отлива.

Подобно взаимодействие има между Земята и Слънцето (както и други небесни тела), но то е незначително. Масата на Слънцето е несравнимо голяма в сравнение с масата на Луната и разстоянието от Земята до Слънцето също е много по-голямо, отколкото до Луната, следователно величината на слънчевия прилив е приблизително 2,2 пъти по-малка от лунния прилив. Тъй като относителните позиции на Земята, Луната и Слънцето непрекъснато се променят, величините на слънчевата и лунни приливи и отливи. Слънчевите приливи променят величината на лунните приливи и отливи. Ако приливните вълни от лунен и слънчев произход се сумират и трите светила са разположени в една права линия, тогава приливът се нарича пролет,ако се извадят и Слънцето и Луната образуват прав ъгъл спрямо Земята - квадратура(фиг. 4.6). Височината на пролетния прилив в океана е приблизително 1,5 пъти по-висока от лунния прилив, а квадратурният прилив е наполовина по-висок.

Приливите засягат всички слоеве на Земята, независимо от околната среда или състоянието на материята. Приливната сила е еднаква на сушата и в морето. Въпреки това, способността да устои на тази сила (вискозитет, еластичност) и деформация различни средине са еднакви. Не само океанът, но и повърхността на литосферата, както и подпочвата, изпитват периодични деформации поради преминаването на приливни вълни. На сушата няма отправна точка, която е бреговата линия в океана, така че литосферният прилив е невидим.

Приливните движения са важни за Земята географско следствие. В деформираното от прилива тяло на Земята (във всякакви среди - твърди, течни, газообразни) възниква вътрешно триене, водещо до преобразуване на енергията от дневното въртене на Земята в механична енергия, а след това и до разсейване на енергия от дневното въртене на Земята. Поради тази причина дневното въртене на Земята се забавя с 1/40 000 s на година, т.е. денят се удължава с 1 s за 40 000 години, което е много забележимо в геоложки времеви мащаби. Забавянето на ежедневното въртене на Земята намалява силата на Кориолис, влияе върху формата на елипсоида на въртене (колкото по-бавно е аксиалното въртене, толкова по-малко е полярната сплесканост на Земята и колкото по-близо е нейният модел до формата на сфера) и позиция на геоида. Според изчисленията, забавянето на аксиалното въртене, водещо до удължаване на деня с 0,5 часа, трябва да освободи енергия, достатъчна за формирането на алпийската планинска система.

Приливните явления (колебания на морското равнище и приливни течения) в резултат на разпространението на приливни вълни (окото на наблюдателя записва общия прилив, в действителност той се състои от приблизително 40 хармоника) водят до периодично наводняване и изсушаване крайбрежна зонана границата на континента и океана. Те играят важна роля при формирането на специфични природни среди (подводни пейзажи) на доста обширни ниско разположени брегове на континентите. При достигане на плитки води приливът може значително да наруши хидрологичния режим в устията на реките, вливащи се в морето или океана и дори да ги обърне нагоре по течението. Това явление се нарича приливен бор.Природните условия в много райони на Световния океан до голяма степен се определят от приливната променливост на нивата и теченията, които значително влияят върху хидроложкия режим (особено проливите), водната структура, интензивността и характера на водния транспорт.

Интензивността на приливните процеси е тясно свързана със специфичните астрономически условия, главно с промените във фазите и деклинациите на Луната. Приливната вълна обаче не следва стриктно астрономически фактори. Скоростта на движението му зависи от много географски фактори- дълбочина на морето (колкото е по-дълбоко, толкова по-малко е съпротивлението на триене на водата на дъното), конфигурация на сушата и морския басейн и др. открит океанВисочината на прилива е ниска, но с наближаването на брега приливната вълна се увеличава.

Приливната сила е пример за формирането на сложни причинно-следствени връзки в географската обвивка и самоподсилването на малки първоначални промени. Способността на системата да се подобрява спонтанно външно влияниее характерно за неравновесните системи, към които принадлежи географската обвивка и се нарича синергия.

Механични движения, свързани с въртенето на Земята.Основата на тези движения е една от силите на инерцията - Кориолисова сила,причинени от въртенето на Земята около оста си. Тя е равна на произведението на масата на точката Твърху неговото ротационно ускорение a k и е насочено противоположно на това ускорение:

Къде FK-сила на Кориолис; Т -маса на движещо се тяло; vотн - относителна скорост на движение на точката; ω - ъглова скороствъртене на Земята; φ - географска ширина.

На Земята силата на Кориолис се проявява в това, че свободно падащите тела се отклоняват вертикално на изток, а телата, движещи се по земната повърхност, се отклоняват от посоката на движението си в северното полукълбо надясно, а в южното полукълбо наляво. Поради бавното въртене на Земята, такива отклонения са много малки и имат забележим ефект или при много високи скорости на движение, или когато движението продължава много дълго време (например подкопаване на съответните речни брегове - десните брегове на реките Северно полукълбостръмен, ляво - равен, а в Южни - обратно).

Действието на силата на Кориолис се простира върху много явления в географската обвивка. В атмосферата, под въздействието на отклоняващата сила на въртенето на Земята, ветровете на умерените ширини на двете полукълба поемат предимно западна посока, а в тропическите ширини - източна. В океана силата на Кориолис кара водните частици да се движат в цикъл, предимно перпендикулярен на началния импулс (наклон на нивото на водата). Морските течения обаче не следват посоката на ветровете, които ги ускоряват. Под въздействието на силата на Кориолис те се изместват от посоката на преобладаващите ветрове под ъгъл от 30 ° надясно или наляво, в зависимост от полукълбото, както показа Ф. Нансен по време на дрейфа на леда на кораба Fram.

Според теорията на дрейфа на В. У. Екман в океана има промяна в посоката на движение на водата с дълбочина в спирала: колкото по-дълбоко, толкова повече течението се отклонява надясно (в Северното полукълбо) по отношение на посоката на вятъра, който го е причинил (фиг. 4.7). В действителност обаче потокът с дълбочина се отклонява от силата на Кориолис от посоката на вятъра, който го е причинил, с 45° в посоката, подходяща за всяко полукълбо и дори се обръща в посока, обратна на вятъра. В резултат на този пренос на вода пасатите предизвикват изместване на потока на север и юг от екватора. За да компенсират оттока, тук се издигат студени дълбоки води. Затова и температурата повърхностни водина екватора тя се оказва с 2-3°C по-ниска, отколкото в тропиците.

ориз. 4.7. Представяне в перспектива на дрейфовото течение на различни дълбочини в Северното полукълбо (спирала на Екман)

Магнитно поле.Наличието на магнитното поле на Земята се забелязваше от всеки, който хващаше компаса и виждаше как единият край на стрелката сочи на север, другият на юг.

Има два вида магнитно поле на Земята: постоянно (основно) и променливо. Тяхната природа и произход са различни, но между тях има връзка. Формиране постояненмагнитен полетадопринасят за вътрешни източници - електрически токове, възникващи на повърхността на уплътненото ядро на Земята поради температурни разлики в неговите части, което вероятно е свързано с динамични процеси в мантията и ядрото. Те създават стабилно магнитно поле, което се простира върху 20-25 земни радиуса, вариращо в напрежението в различни точки на земната повърхност и подложено само на бавни колебания. Променливо полесъздадени от външни източници, разположени извън планетата – електрически токове в горните слоеве на атмосферата. Лъчите и частиците, идващи от дълбините на Вселената, причиняват много добре познати явления - полярни сияния, магнитни бури, йонизация на въздуха, преход атмосферен кислороди азот от молекулярно в атомно състояние и т.н. Променливото магнитно поле е приблизително 100 пъти по-слабо от постоянното и се характеризира с колебания, които се различават по произход и продължителност на действие: регулярни (дневни, сезонни), имащи предимно слънчева природа и нередовни (магнитни бури).

Магнитното поле на Земята има диполна компонента, която има ос със северен и южен магнитни полюси, наклонени под ъгъл 11,5° спрямо оста на въртене. Магнитното поле ориентира стрелката на компаса по посока на линиите на магнитното поле. Самолет голям кръг, в който се намира магнитната стрелка, се нарича магнитен меридиан.Магнитните меридиани, подобно на географските, се събират в две точки - магнитни полюси.Магнитните полюси не съвпадат с географските и координатите им се променят в пространството: северният полюс е 75°42"N, 101°30"W. (1970); 77°36"N, 102°48"W (1985), южен полюс - 65°30" ю.ш., 140°18" и.д. и 65° 06" ю.ш., 139° из. д. (1985 г.). Северният магнитен полюс се движи със скорост 5-6 км/година, но до 2002 г. скоростта му се е увеличила до 40 км/година.

Магнитното поле на Земята се характеризира със следните показатели: магнитна деклинация, магнитна инклинация и сила.

Магнитна деклинация- ъгълът между истинската посока на север, т.е. географски меридиан и посоката на северния край на магнитната стрелка. Стойността му варира от 0° до ±180°. Наричат се линии с еднаква магнитна деклинация изогони.

Магнитен наклон- ъгълът между хоризонталната равнина и магнитна стрелка, свободно окачена на хоризонтална ос. Стойността му варира от 0° до (±90)°. Той е положителен в северното геомагнитно полукълбо и отрицателен в южното. Наричат се линии с еднакъв магнитен наклон изоклини.

напрежениехарактеризира силата на магнитното поле и неговата величина нараства с географската ширина.

Промените в характеристиките на магнитното поле във времето възникват главно поради изместването му спрямо земното кълбо - западен дрейф.

В историята на Земята са отбелязани промени в полярността на магнитния дипол. Полярността, когато северният край на магнитната стрелка сочи на север, се нарича директен(както сега), иначе говорят за обратеннамагнитване на земния дипол.

Наблюденията на магнитното поле на Земята се извършват от много обсерватории по света и въз основа на техните измервания се изграждат геомагнитни карти, които показват, че в редица области на земното кълбо силата на магнитното поле и магнитната електропроводипоради разнородността на вътрешната структура на Земята и остатъчната магнетизация на скалите, те се отклоняват от нормалното. Такива отклонения се наричат магнитни аномалии.Някои аномалии се използват като индикатори за търсене на минерали.

ориз. 4.8. Меридионален разрез на магнитосферата, според сателитни измервания (според К. А. Куликов и Н. С. Сидоренков): 1 - плазмен слой („опашка“) на магнитосферата; 2 - полярна празнина; 3- радиационен пояс; 4- плазмосфера; 5- плазмена мантия; 6 - магнитопауза; 7 - фронт на ударна вълна; 8 - "слънчев вятър"

Магнитосфера.Слънцето и планетите от Слънчевата система имат магнитно поле, което създава специална външна обвивка около всяко от небесните тела - магнитосфера.Това е област от околоземното пространство (средният диаметър на магнитосферата надвишава 90 хиляди км в напречно сечение), чиито физически свойства се определят от магнитното поле на Земята и нейното взаимодействие с потоци от заредени частици (корпускули) на космически произход.

Земята е постоянно изложена на корпускулярна радиация от Слънцето - слънчев вятър. Слънчевият вятър се разпространява от слънчевата корона с висока скорост (400 km/s). Състои се от протони и електрони. Когато слънчевият вятър взаимодейства с магнитното поле на Земята, той се образува ударна вълна(фиг. 4.8), последван от преходна област, където магнитното поле на слънчевата плазма става неподредено. Преходният регион е в непосредствена близост до магнитосферата на Земята, чиято граница е магнитопауза- преминава там, където динамичното налягане на слънчевия вятър се балансира от налягането на магнитното поле на Земята.

Вътре в ударната вълна са радиационни пояси,при който заредените частици - електрони и протони - се движат по спираловидни траектории в посока на магнитните силови линии. Взаимодействайки с горни слоевеатмосферата, тези частици я йонизират и предизвикват полярни сияния.

Геомагнитното поле, взаимодействайки със слънчевия вятър, образува магнитосферата. Под въздействието на слънчевия вятър той се компресира от страната на Слънцето и силно се издължава в антислънчева посока, образувайки опашка с дължина до 900-1050 земни радиуса.

Магнитосферата не принадлежи към геосферите на планетата, но играе важна роля във формирането на много свойства на географската обвивка. Тя е основната пречка за проникването в географската обвивка на разрушителното за живата материя корпускулярно лъчение от Слънцето. Според С. В. Калесник геомагнитното поле, заедно с атмосферата, образува „бронирана бариера“ на планетата - улавя приближаващите се към Земята космически частиции им пречи да избягат обратно в междупланетното пространство или да проникнат в ниските слоеве на атмосферата. Космическите частици могат свободно да нахлуват в атмосферата само в областта на магнитните полюси.

В същото време магнитосферата пропуска рентгенови лъчи и ултравиолетови лъчи, радиовълни и лъчиста енергия, която служи като основен източник на топлина и енергийна база за процесите, протичащи в географската обвивка.

Натрупани са много факти за високата чувствителност към магнитни полета на насекоми, риби, птици, мекотели, костенурки, червеи и дори водорасли, както и на човека. Експериментално е доказана връзката между различните функции на растенията и животните и тяхната ориентация в магнитно поле. Това явление се нарича магнитотропизъм.

Палеомагнетизъм.Магнитното поле на Земята съществува от незапомнени времена и е отразено в резултатите от процесите и явленията, случили се на планетата в далечното минало. Изследване на древни скали, съдържащи частици от магнетит, хематит или други железни оксиди, показа наличието на остатъчна намагнитност в тях, имаща посоката на магнитното поле на Земята от съответната ера. Изследване на първичната магнетизация на скалите на различни възрастинаправи възможно получаването на данни (отчасти спорни) за временни промени в магнитното поле на Земята и при провеждане на изследвания в различни региони- пространственото му разпределение. Според тези данни магнитното поле се характеризира с бавна промяна на посоката и многократно е претърпяло инверсии, когато северният полюс става южен и обратно. В кайнозойската ера средното състояние на земното магнитно поле е диполно поле, ориентирано по оста на въртене на планетата, а самата съвременна ера се счита за положителна. Палеомагнитните данни за палеозойската ера са в съответствие само с допълнителното предположение за миграция на магнитния полюс спрямо земната повърхност. Пътищата на миграция на магнитните полюси, изчислени за различните континенти, се различават значително, което се обяснява с техните движения във времето и пространството.

Планетарен характер земен магнетизъми промените в неговите елементи в геоложкото минало определя фундаменталната възможност за възрастова корелация на събитията и образуванията на географската обвивка и строгия изохронизъм на идентифицираните единици. Отбелязаните зависимости понастоящем се използват широко при сравняване на базалти от океанското дъно от различни възрасти, както и за корелация на млади континентални образувания, които практически са лишени от палеонтологичен материал. Лентовата структура (лентите на пряко и обратно намагнитване се редуват една с друга) на тези скали се дължи на ориентацията на желязосъдържащите минерали в съответствие с посоката на линиите на магнитното поле, съществуващи по време на тяхното образуване.

Електрическото поле на Земята съществува във всички сфери на географската обвивка, включително и при животните. Основната му характеристика е напрежение- представлява силата, приложена в това поле към единица положителен заряд. Разпределението на електрическите заряди в пространството се изобразява чрез силови линии: колкото по-голяма е плътността на линиите, толкова по-голяма е напрегнатостта на електрическото поле.

Явленията, свързани с движението на електрически заряди, са в основата на много процеси, протичащи във Вселената и на Земята. Нашата планета непрекъснато е „бомбардирана“ от заредени частици от космическото пространство. Някои от тях произхождат извън Слънчевата система и са представени главно от протони (около 85%), алфа частици (около 14%) и тежки атомни ядра. Повечето от тези частици вероятно се образуват в нашата Галактика и затова техните потоци се наричат галактически космически лъчи.Освен тях са известни слънчеви космически лъчи,излъчвани от Слънцето и също състоящи се главно от протони. Именно те формират извънземни електрически потоци, които се увеличават значително в периоди на силни смущения на повърхността на Слънцето. Когато се приближат до Земята, тези частици навлизат в магнитното поле на планетата и стават много сложен характердвижение, особено в близост до полюсите. Ако кинетична енергияАко частицата е сравнително малка, тя се отклонява от полето и не достига повърхността на Земята. Частици със страхотна енергияможе да достигне земната повърхност. В областта на магнитните полюси протоните, дори и с ниска енергия, могат да достигнат земната повърхност, сякаш се „навиват“ върху магнитни силови линии. Свързва се с движението на заредени частици в магнитното поле на Земята полярни сияния- сияние на разредени слоеве въздух на височина 90-100 km и мълния- гигантски електрически искрови разряди между облаците.

Земни (телурични) електрически токовепокриват огромни площи от земната кора и океанските слоеве, чийто размер възлиза на стотици и хиляди квадратни километри. Основната причинаТяхното образуване се счита за промяна в интензитета на слънчевата радиация, създаваща променливо електромагнитно поле в атмосферата, хидросферата и литосферата. Телуричното поле е променливо във времето и пространството: плътността на телуричните токове се увеличава с магнитни смущения и по време на магнитни бури. Телуричните течения в океана, в сравнение с теченията на сушата, имат по-висока плътност: в земната кора е средно 2 × 10 -10 A/m 2, в океана - 3 × 10 -6 A/m 2. Полето на телуричните течения постоянно се променя в зависимост от геомагнитно поле. В Световния океан допълнителни източници на електромагнитно поле са натрупвания на определени микроорганизми, които създават биоелектричен ефект (светене на водата), наситени със суспензия течения (особено в долния слой и в подводни каньони) и вертикална конвекция. Съотношението на тези фактори е различно, но като правило те имат цялостен ефект.

Термичното поле съществува поради неравномерно нагряване на земното вещество - скали, вода и въздух, което води до пространствена неравномерност на разпределението на температурата. Източници топлинно полеса вътрешни и външни процеси.

Външен източник- слънчева радиация, прониква на дълбочина само няколко метра. По-нататъшно повишаване на температурата с дълбочина (средно 0,3°C на 100 m) е свързано с вътрешни източници - разпадане на радиоактивни елементи, гравитационна диференциация на материята, приливно триене, процеси на метаморфизъм и фазови преходивещества. Основният източник на повечето изследователи вътрешна топлинаразглежда гравитационната диференциация на материята. Скоростта на повишаване на температурата с дълбочина зависи от топлопроводимостта, пропускливостта на скалите и генерирането на топлина от източниците. Основната загуба на вътрешна топлина на Земята (4 × 10 12 W) се дължи на топлинния поток; по-малка роля играят вулканизмът, земетресенията и хидротермалните източници. Плътността на топлинния поток от вътрешността определя енергийното състояние на земната повърхност и тектонските особености на района. Тази стойност е различна и е средна (mW/m2): за дълбоководни океански ровове- 28-65, в рамките на щитове - 29-49, в геосинклинални области и средноокеански хребети - 100-300 или повече. Средната стойност за Земята е 64-75 mW/m2, което е няколко десетки хиляди пъти по-малко от потока лъчиста енергия от Слънцето.

Топлинните взаимодействия до голяма степен зависят от материалния състав на телата (въздух, вода, скали), техните физични свойства(топлинен капацитет, топлопроводимост, температура на фазовите трансформации), както и плътността на веществото.

Съвременното топлинно поле оказва несъмнено влияние върху процесите, протичащи в черупката, особено върху развитието на живата материя.

ориз. 4.9. Модели (а, б)географска топлинна машина

Топлинните взаимодействия се описват с уравнения, произтичащи от физичните закони. Законите (принципите) на термодинамиката са от основно значение за разбирането на процеса на пренос на топлина в географската обвивка. Първи закон на термодинамикатаприлага закона за запазване на енергията по отношение на термодинамична система и определя влиянието на външната енергия върху системата както следва: топлината, постъпваща в системата, е равна на сумата от инкрементите вътрешна енергиясистема и перфектна работа на системата. Втори закон на термодинамикатаобяснява потока на топлина от тяло с по-висока температура към тяло с по-ниска температура.

Тези постулати послужиха като основа за обяснение различни формициркулация на материята (жирове) в географската обвивка. В. В. Шулейкин въведе понятието „географска топлинна машина“. Географска топлинна машина- Това термодинамична система, в който поради температурната разлика между отделните му части се осъществява топлообмен и се извършва работа. Част от системата ссе нарича по-висока температура нагревател,друг, където температурата е по-ниска, - хладилник(фиг. 4.9, А).Нагревателят получава топлина от външната среда и според втория закон на термодинамиката трябва да служи като хладилник за друга система, в противен случай не може да черпи топлина от външната среда. В същото време хладилникът отделя топлина външна среда, в противен случай не може да получи енергия от нагревателя (фиг. 4.9, б).По този начин хладилникът на даден топлинен двигател служи като нагревател за друга система, която е термодинамично свързана с него. В структурата на географските топлинни двигатели, пространствено разделени нагреватели и хладилници са обединени от множество енергийни потоци.

Геохимичните процеси играят важна роля в географската обвивка, тъй като засягат самата същност средаот гледна точка на състава на съставните му елементи и взаимодействието помежду им, включително обмена на материя.

За оценка на средния химичен (елементен) състав на Земята се използват резултатите от измерването на плътността на Земята, скоростта и посоката на сеизмичните и електромагнитните вълни и състава на метеоритите. Средният състав на Земята е небесно тялоза първи път е очертан от геохимика П. Н. Чирвински през 1919 г. Съвременните данни за средното съдържание на химични елементи на Земята (според В. А. Рудник и Е. В. Соботович, 1984 г.) са дадени по-долу:

Кларк.В началото на 20в. американският учен F.W. Кларк започва да изучава количественото изобилие от химични елементи в земната кора, атмосферата и хидросферата. За да се посочи средното съдържание на химичен елемент в земната кора (атмосфера, хидросфера, Земята като цяло, космически обекти) A.E. Ферсман предлага термина „Кларк“ през 1923 г.

Таблица данни 4.2 показват, че почти половината от земната кора (47%) се състои от кислород и може да се нарече „кислородна сфера“. Заедно със силиция тези елементи съставляват приблизително 80% от масата на земната кора, а като се вземат предвид кларковете на алуминия, желязото, калция, натрия, калия, магнезия и титана, количеството нараства до 99,48%. Делът на всички останали елементи е около 0,5% .

Таблица 4.2. Химичен състав на земната кора

Концентрация на Кларк.Съотношението на съдържанието на даден елемент в дадена система към неговия кларк в земната кора се нарича Концентрация на Кларк.Този термин е въведен от V.I. Вернадски през 1937 г. и е важна геохимична характеристика. Ако кларкът е по-малък от единица, тогава се използва индикаторът Кларк разсейване- реципрочната стойност на кларк на концентрацията.

Концентрацията и скоростта на разпръскване на един и същ елемент в различни ландшафтно-географски условия може да варира в много широки граници, което зависи от първичните източници на елемента, неговата миграционна способност, формата на срещане на елемента в природните системи и свойствата на околната среда за разпръскване или концентриране на елемента. На фиг. Фигура 4.10 показва кларковата концентрация на барий в земната кора. Най-голямата стойност (1,27) е характерна за киселинни скали, най-малката (n×10 -5) е характерна за водна среда.

Миграция и диференциация на материята.Веществото на Земята е в постоянно движение. Миграцията (движение, движение, преразпределение) и диференциацията на елементите се влияе от две групи фактори: вътрешни- свойства на химичните елементи, определени от структурата на атомите, способността им да образуват съединения, да се утаяват от разтвори и стопи и външен,характеризиращи миграционната среда - температура, налягане, киселинно-алкални и редокс условия (pH и Eh).

ориз. 4.10. Концентрация на барий на Кларк (според A.I. Perelman): 1 - магмени скали, кисели; 2 - същото, основно; 3 - същото, ултраосновно; 4 - варовици; 5 - въглеродно-силикатни шисти; 6 - пясъчници; 7 - глини и шисти; 8 - глина; 9 - теригенни скали; 10 - боксит; 11 - антрацит; 12 - масло; 13 - дълбоководна глина; 14 - кафяви въглища; 15 - халолити; 16 - мазилка; 17 - саламура; 18 - почва

В допълнение към миграционните фактори има значение в каква форма е елементът. Според В. И. Вернадски, основните форми на възникване на елементите са следните: 1) скали и минерали (включително природни води и газове), 2) жива материя, 3) магми (силикатни стопилки), 4) дисперсна материя.

Химическата миграция на материята в географската обвивка е сравнима по величина с механичната миграция и превъзхожда последната по значение, тъй като заедно с биогенната миграция определя химичния състав на всички геосфери. Същественоимат два свързани процеса - окисление и редукция. Окисляване- Това е пренареждане на електрони между атомите на веществото, в резултат на което се създават атоми (йони) с по-висока валентност. Най-типичната реакция е добавянето на кислород, т.е. самото окисление. Признак за окислителна среда е наличието на свободен кислород. Окислители са също сярата (SO 4 2-), въглеродът (CO 2), азотът (NO 3 1-, NO 2) и др. Възстановяванее геохимичен процес, който води до добавяне на електрони към елементи (йони) и намаляване на тяхната валентност. В геохимията такъв важен процес се счита за добавяне на водород или хидрогениране на вещество. В допълнение към водорода, редуциращи агенти са сероводород (H 2 S), въглеродни съединения (CH 4, CO, органични вещества), двувалентно желязо и манган и др.

Парагенетични асоциации на елементи.Концепцията за парагенезис е въведена от В. И. Вернадски през 1909 г., въпреки че в минералогията това явление е описано 100 години по-рано и е наречено съседство. Под парагенезаразбират съвместната поява на елементи или минерали, които са генетично свързани. Отрицателна(забранен) парагенеза- това е невъзможността за съвместно образуване и разположение на елементи или минерали.

И двете понятия имат общ характер и са свързани с условията на образуване и взаимодействие на химичните елементи, които зависят от близостта на йонните радиуси, сорбцията, радиоактивното разпадане и други свойства. Познаването на парагенетичните и забранените асоциации е важна предпоставка за търсене на минерали, както и средство за оценка на поведението на определени елементи в естествената среда и в условията на техногенезата.

Химичните елементи и съединения, които определят условията на миграция в дадена система, се наричат водещи.Обикновено техният брой е малък. Например геохимичната ситуация в океана се определя от наличието на кислород, натрий и хлор. В много естествени средиУстановена е водещата роля на Н + йона, от който зависи рН на средата.

Тъй като водещите елементи определят поведението на други елементи и съединения в дадена система, в геохимията използват принципа на подвижните компоненти, формулиран от А. И. Перелман: геохимичната характеристика на системата се определя от водещите компоненти. Водещите елементи са тези, които имат високи стойности на кларк в дадена среда, активно мигриращи и натрупващи се.

Дата на публикуване: 2014-12-08; Прочетено: 1411 | Страница Нарушение на авторски права | Поръчайте писане на реферат

уебсайт - Studopedia.Org - 2014-2019. Studiopedia не е автор на публикуваните материали. Но предоставя безплатно ползване(0,025 s) ...

Деактивирайте adBlock!
наистина необходим