Наша планета — сложное неоднородное тело, в котором выделяются различные оболочки — геосферы.
Твердая оболочка Земли называется литосферой. Она неоднородна по строению и составу. Непосредственное проникновение в недра Земли на большие глубины технически пока невозможно. Наиболее глубокая скважина пробурена на Кольском полуострове (до 12 км). Ученые судят о строении и свойствах внутренних оболочек по косвенным данным, например по распространению волн от землетрясений. На основании этого выделяют три основных слоя Земли: земную кору, мантию и внутреннее ядро.
Земная кора — верхний слой литосферы, имеющий различную толщину под океанами (до 5—10 км) и материками (до 35-40 км, в отдельных местах — до 80—100 км).
Верхняя часть земной коры покрыта осадочными горными породами, ниже располагаются граниты, а под ними — тяжелые базальтовые породы. Мантия - это твердая масса, находящаяся ниже земной коры,она состоит из пород, богатых магнием. Здесь всегда высокая температура и очень высокое давление. С глубиной температура быстро повышается и породы находятся в размягченном состоянии.
Внутреннее ядро — центральная часть Земли. Состав ядра точно не установлен. Предполагают, что оно состоит из железа. В жидком ядре предполагают существование внутреннего твердого ядра.
Горные породы. Минералы. Горные породы, составляющие поверхность литосферы, по условиям образования делятся на три группы: магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические породы образуются путем охлаждения и затвердевания магмы в толще земной коры или путем охлаждения и затвердевания лавы, излившейся на поверхность Земли при вулканических извержениях. Они имеют кристаллическое строение.
Наиболее распространенной магматической породой является гранит, имеющий зернистое строение и состоящий из трех минералов: полевого шпата, кварца и слюды. Окраска его чаще светлая. Гранит широко используется как строительный материал.
Осадочные породы представляют собой продукты механического и химического выветривания. Формируются они на дне океанов, морей (морские) и на суше (континентальные). Залегают осадочные породы слоями — это глина, песок, гравий. Известняк, доломит, торф, каменный уголь — органогенные породы, образованные из остатков растений и животных.
Метаморфические породы образовались из осадочных и магматических путем их видоизменения под влиянием высокого давления, высоких температур и в результате химического воздействия магмы. Таким путем образовались глинистые сланцы из глины, песчаник из песка, мрамор из известняка. Метаморфические породы широко используются в строительстве.
Горные породы состоят из минералов. Минералы — природные тела, являющиеся продуктами естественных химических реакций. Они более или менее однородны по своему составу. Минералы бывают твердые, жидкие и газообразные. Большинство минералов твердые (кварц, полевой шпат, алмаз, корунд и т. д.).
Минералы и горные породы, которые человек использует в народном хозяйстве, называют полезными ископаемыми. Горючие полезные ископаемые — уголь, нефть, природный газ, горючие сланцы. К рудным полезным ископаемым относят железную руду, марганцевую руду, бокситы, полиметаллическую руду, содержащую цинк, свинец, серебро, медь и т. д. Неметаллические полезные ископаемые — апатиты, калийная и каменная соль, сера.
Вопрос и задания. 1. Назовите внутреннее строение и свойства внутренних оболочек Земли. 2. Какие горные породы встречаются в вашей местности?
Гидросфера
Гидросфера — это водная оболочка Земли, в которую входят океаны, моря, реки, озера, ледники, подземные воды.
Вода — самый распространенный минерал на нашей планете. Она существует на Земле в твердом, жидком и газообразном состояниях. В результате перехода воды из одного состояния в другое на Земле наблюдается круговорот воды.
Вода является важнейшим условием существования жизни. Она обладает способностью высоко подниматься по капиллярам — циркуляция воды в почве, движение соков в растениях. Вода является универсальным растворителем. Она прозрачна, бесцветна, не имеет запаха, способна менять форму, текуча. Большая часть земного шара (71% поверхности) покрыта водой. Огромные непрерывные пространства занимает Мировой Океан, условно разделенный на четыре океана (Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый).
В морской воде растворено много различных солей, в ней содержатся едва ли не все элементы периодической системы Менделеева. В состав воды океанов и морей входят и газы — азот, кислород, углекислый газ. Главное значение для живых организмов имеет кислород, которым они дышат. Холодная вода богаче кислородом, чем теплая. Температурный режим океанических вод различен. Самая высокая температура воды наблюдается в экваториальной зоне (28°С) а самая низкая — в полярных областях (2 °С). В умеренных широтах температура воды колеблется от 0 до 20 °С. В полярных широтах в открытом океане и морях находятся льды. В Северном Ледовитом океане лед держится весь год.
Средняя температура поверхности Мирового океана состав- 17,5 °С, что на 3 °С выше, чем средняя температура воздуха. Это значит, что океан содержит большие запасы тепла, которые он и передает атмосфере. В состав гидросферы входят и воды суши — подземные воды, реки, озера, болота, снега и льды. Большие пространства занимают подземные воды — все воды, находящиеся под поверхностью Земли. Они образуются в результате просачивания воды, выпавшей в виде атмосферных осадков, и при остывании магмы в глубинных слоях. Подземные воды образуют горячие и минеральные источники, которые широко используются в хозяйственных и лечебных целях.
Воды Мирового океана и воды суши тесно взаимосвязаны. Между ними осуществляется обмен. С поверхности Мирового океана под воздействием солнечных лучей ежегодно испаряется огромное количество воды. Основная масса этой воды (90%) в виде дождей над Мировым океаном возвращается обратно, десятая часть воды падает на сушу. Эта вода на суше проходит длинный и сложный путь и через реки возвращается опять в океан. Так на земном шаре осуществляется непрерывный круговорот воды, поддерживающий постоянство ее запасов.
Задание. Объясните роль воды в природе.
Атмосфера
Земной шар со всех сторон окружен воздушной оболочкой — атмосферой. Воздух — это смесь газов: азота — 78%, кислорода — 21%; остальную часть составляют аргон, углекислый газ, криптон и ксенон. В атмосфере также всегда присутствуют: вода — во всех трех состояниях, различные твердые частицы — сажа, пыль, копоть и т. д. Для существования жизни на Земле главное значение имеет кислород, необходимый для дыхания всех живых организмов. Растения используют и углекислый газ в процессе фотосинтеза, создавая органические вещества. Азот регулирует темп окисления, биологические процессы. Содержание воды в атмосфере определяет образование облаков, туманов.
Атмосфера состоит из отдельных слоев. Нижний и самый плотный слой — тропосфера. В нем сосредоточено около 80% всей массы атмосферы. Толщина тропосферы неодинакова: над полюсами она составляет 8—10 км, над экватором — до 17 км. Воздух здесь находится в непрерывном движении — воздушные массы перемещаются в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Выше тропосферы находится стратосфера (до 50—55 км). Она характеризуется повышенным содержанием озона, малым количеством водяного пара, возрастанием температуры с высотой. На высоте 20—50 км располагается слой озона, который поглощает ультрафиолетовую радиацию Солнца, опасную для всего живого.
Выше стратосферы расположена область сильноразреженного воздуха — сфера рассеяния (до 20 ООО км). Далее атмосфера постепенно переходит в космическое пространство.
Значение атмосферы в нашей жизни очень велико. Она защищает все живое на Земле от губительных воздействий космоса. Одновременно она пропускает свет и тепло, обеспечивающие жизнь. Атмосфера предохраняет Землю от чрезмерного перегревания днем и охлаждения ночью. С изменениями в атмосфере связано и разнообразие погодных явлений.
Температура воздуха. Поверхность Земли нагревается от Солнца. Воздух нагревается от поверхности суши и водоемов. Температуру воздуха измеряют термометром (в тени, куда пря мые солнечные лучи не попадают).
Больше всего тепла получают экваториальные области, меньше всего — полярные. Распределение температуры воздуха также зависит от географической широты.
На распределение тепла влияют морские течения (теплые повышают температуру, холодные — понижают), расположение суши и воды, высота местности над уровнем моря. На каждые 100 м вверх температура понижается в среднем на 0,6 °С. Поэтому высокие горы покрыты снегом и льдами.
Давление воздуха, ветер. Воздух имеет вес и оказывает давление на все предметы, находящиеся на Земле. Нормальное давление на уровне океана равно 750 мм ртутного столба. (Давление воздуха измеряется барометром.) С увеличением высоты давление воздуха уменьшается, так как уменьшается столб атмосферы. При возникновении разницы в давлении между соседними областями воздушные массы перемещаются.
Воздух постоянно перемещается из области повышенного давления в область пониженного давления. Горизонтальное движение воздуха называется ветром. Ветер характеризуется направлением и скоростью. Направление ветра определяется стороной горизонта, откуда он дует. Скорость ветра зависит от разницы давления в соседних областях. Направление и скорость ветра определяются флюгером.
Общие закономерности распределения давления на Земле позволяют установить, в каком направлении будут двигаться основные воздушные массы.
Вода в атмосфере. Атмосферные осадки. В воздухе всегда содержится водяной пар. В процессе конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака, состоящие из мельчайших капелек воды и кристалликов льда. Форма и высота облаков различны. Самые низкие облака — слоистые — закрывают все небо и дают осадки. Более высокие облака — кучевые — образуются только в теплое время года при восходящих потоках воздуха и дают осадки ливневого характера. Самые высокие облака — перистые — белого цвета, в виде перьев. В природе часто встречаются комбинации этих облаков.
Атмосферные осадки — это вода, выпавшая из облаков в твердом или жидком состоянии: в виде снега, дождя, крупы, града. Когда капельки или кристаллики в облаках укрупняются и способны преодолеть сопротивление восходящих потоков воздуха, они выпадают в виде осадков, главным образом в виде снега и дождя.
Погода. Это физическое состояние атмосферы в данной местности в определенный момент. Погода характеризуется сложным сочетанием явлений — температурой воздуха, давлением, влажностью, облачностью, ветром и осадками. Все эти явления тесно взаимосвязаны, изменение одного из них вызывает изменение других: например, изменение температуры воздуха вызывает изменение давления, влажности, облачности и осадков.
В течение суток погода может меняться несколько раз. Часто это происходит под влиянием смены воздушных масс.
Воздушные массы отличаются друг от друга своими свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью) в зависимости от того, где они сформировались: над сушей (континентальные), над океаном (морские). Континентальные воздушные массы могут быть арктическими (холодными и сухими) и тропическими (теплыми и сухими), экваториальными (теплыми и влажными) и умеренными (воздушными массами умеренных широт).
Наблюдения за погодой ведут на метеостанциях, где с помощью приборов определяют и записывают основные ее показатели. Со всех концов нашей страны эти данные поступают в Гидрометцентр (в Москву). Здесь составляют синоптические карты, по которым и предсказывают погоду. Климат. Это многолетний режим погоды.
Климат влияет на образование различных типов почв, режим и многоводность водоемов, растительный и животный мир. Главными показателями климата являются температура, осадки, ветер.
Климат формируется под воздействием многих факторов: географической широты местности, разнообразия поверхности (суша или море), рельефа, морских течений, высоты местности над уровнем моря, близости или удаленности от моря.
Широта местности определяет угол падения солнечных лучей на земную поверхность, поэтому разные области земного шара получают разное количество тепла. В области экватора солнечные лучи сильно нагревают Землю (в полдень они падают отвесно), и климат здесь формируется жаркий. Чем дальше от экватора, тем холоднее становится климат. Распределение суши и моря также влияет на климат. Над сушей формируется континентальный климат: с резкими перепадами температур, неравномерным выпадением осадков. Над океанами и морями формируется морской климат. Он характеризуется плавным изменением температур, большой облачностью, большим количеством осадков и равномерным их распределением.
На климат влияет расположение горных хребтов. Например, Кавказские горы задерживают влажные морские ветры с запада, и основные осадки выпадают на склонах гор. Одновременно горы препятствуют проникновению холодных северных ветров, поэтому на побережье Черного моря зима теплая. Большое влияние на климат оказывают морские течения: теплые течения согревают атмосферу, действие холодных течений — обратное. С подъемом местности температура воздуха понижается (на 5-6 °С на 1 км высоты), поэтому в горах климат холодный. Климат имеет важное значение для народного хозяйства, особенно для сельского хозяйства.
Вопросы и задание. 1. Какое значение имеет атмосфера в жизни нашей планеты? 2. Как распределяется тепло на земной поверхности? 3. Что такое ветер? 4. Как определяются направление и скорость ветра? 5. Какие ветры являются господствующими в вашей местности в разные сезоны года? 6. Какие бывают формы облаков? 7. Из каких облаков выпадают осадки? 8. Что такое погода? Чем она характеризуется? 9. Расскажите о своеобразии погоды своего края.
Глава 2. Биосфера Земли