Происхождение и эволюция гидросферы

Происхождение гидросферы однозначно не установлено. Есть несколько гипотез, но наиболее известными являются три из них.

Согласно гипотезе «холодного» начала, гидросфера образовалась при нагреве и расплавлении первичного холодного пылевого облака.

Гипотеза «горячего» начала предполагает, что вода на Земле выделилась из её недр в процессе остывания планеты на ранних стадиях её формирования - несколько миллиардов лет назад. Подтверждением её служит то, что вода действительно содержится в мантии и продолжает выделяться на поверхность при извержении вулканов в виде пара.

Самая молодая гипотеза утверждает, что вода была принесена на Землю из космоса, падающими на её поверхность кометами, которые действительно состоят изо льда.

В.И.Вернадский придерживался теории магматического происхождения гидросферы и ведущей роли живого вещества в ее эволюции.

Он считал, что: в целом гидросфера – продукт магматических процессов, но в определении его основных свойств немалую роль играла жизнь. Главные параметры океана стабилизировались еще в раннем архее, а дальнейшие преобразования гидросферы шли в пределах, в которых могли существовать и эволюционировать организмы.

А.П.Виноградов (1989) отводя дегазации мантии ведущую роль в образовании океана, признавал вместе с тем и влияние жизни на стабилизацию его современных химических свойств и солевого состава. Он выделял три стадии в истории мирового океана:

- эволюция океана в отсутствие биосферы (архей)

- эволюция океана под влиянием жизни (конец архея – начало палеозоя)

- стабильный состав океана (палеозой – современность).

Современная наука выделяет 7 этапов эволюции гидросферы:

1-й этап: Образование первичного океана в результате дегазации мантии более 4 млрд. лет назад (в это время возникла твердая земная кора).

Первичный океан был:

- кислым (в воде растворялись продукты вулканической деятельности – вулканические дымы HCl, HF и другие)

- хлоридным (за счет обогащенности хлоридами алюминия, железа и других тяжелых металлов)

2-й этап: Восстановительный – происходит нейтрализация сильных кислот (за счет их взаимодействия с силикатными породами ложа океана).

С поверхности островов выветриваются карбонаты K, Ca, Mg и Na, в воде накапливаются карбонатные соли иона становится хлоридно-карбонатной.

3-й этап: Появление первых живых организмов – привело к изменению характера транспорта взвесей и солей в донных отложениях.

Толща воды разделилась на слои: активный, средний и глубинный

4-й этап: Возникновение фотосинтезирующих организмов

Гидросфера теряет углекислоту и обогащается кислородом.

5-й этап: Нейтральный – кислотность воды приближается к нейтрально. Самородная сера и сероводород в условиях обилия кислорода переходят в сульфатную форму. Подвижность тяжелых металлов резко сокращается.

Вода становится хлоридно-карбонатно-сульфатной

6-й этап: Выход жизни на сущу – сопровождается снижением уровня углекислоты в атмосфере и гидросфере. Происходит ощелачивание океанических вод.

Вода становится хлоридно-сульфатной.

7-й этап: Современный – начался в палеозое. Ведущую роль играют живые организмы. Происходит стабилизация активной реакции воды океана и создание буферной системы, обеспечивающей стабильность рН океанической воды (7,5 – 8,5)

2. Атмосфера — газовая оболочка, окружающая планету Земля и вращающаяся вместе с ней. Состоит из азота (78,1%), кислорода (21 %), аргона (0,9 %), углекислоты (0,04 %) и других газов (неон, гелий, метан и т.д.).

Атмосферу разделяют на нижнюю (до 20 км — тропосфера и тропопауза), среднюю (от 20 до 90 км — стратосфера, мезосфера и мезопауза) и верхнюю (свыше 90 км — термосфера: ионосфера, термопауза и экзосфера).

Строение атмосферы планеты Земля

	Высота	Температура	Характеристика
Тропосфера - над полюсами - над экватором - в среднем	до 8 -10 км до 16-18 км до 10-12 км	Убывает с высотой на 6° С каждый км. И достигает: -55 °С на высоте 12 км	В ней происходит формирование нашей погоды. Содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.
Тропопауза - на полюсах - на экваторе - в среднем	8 км 16 км 12 км	Изотермический слой -40°С (летом) -60 °С (зимой) –80°C в среднем: -55°С	Часть атмосферы, переходный слой от тропосферы к стратосфере. Служит барьером, препятствующим вертикальному обмену воздухом и содержащимися в нём примесями (аэрозолями, парами Н2О, О3 и др.) между тропосферой и стратосферой.
Стратосфера	11 - 50 км	Возрастает с высотой: от −56,5 °С (25 км) до 0,8 °С (40 км)	Содержит наибольшую часть атмос-ферного озона, бедна водяным паром, очень сухая. В ней отсутствует облакообразование и не выпадают осадки. Под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца по всей толщине стратосферы образуется озон (03), максимум содержания которого падает на высоту 22—25 км. Есть данные о ее влиянии на аномальные приземные температуры.
Стратопауза	50 - 55 км	Изотермический слой около 0 °С
Мезосфера	55 – 80 км	Температура постепенно снижается (5—9° С/км) и на высоте 80 км достигает: -90° С	В ней рождается такое красивое световое явление, как вспышки метеоров или «падающие звезды», Для полётов мезосфера представляет собой своего рода «мёртвую зону» — воздух здесь слишком разрежен, чтобы поддерживать самолёты или аэростаты, и в то же время слишком плотен для полётов искусственных спутников на такой низкой орбите.
Мезопауза	80 – 90 км	Изотермический слой: совпадает с уровнем температурного минимума: -120 °C	Совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафио-летового излучения Солнца. Здесь наблюдаются серебристые облака, состоящие из ледяных кристалликов.
Термосфера	90-3000 км	Этот слой перехватывает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца, защищая поверхность планеты.
- ионосфера (внутренний слой)	90 – 400 км	Происходит рост тем-пературы и на высоте 150 км она достигает 220—240°, на уровне 200 км — более 500°, а на высоте 300 км- 1000 °C	Характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца. Ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Электропроводность воздуха в ионосфере в 1012 раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ней поглощение, преломление и отражение. В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба - постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля - ионосферные магнитные бури.
Термопауза	400-800 км	Изотермический слой: 1000- 1500 °C	В это области поглощение солнечного излучения очень незначительно.
- экзосфера (внешний слой)	от 800 до 2000 —3000 км	Температура воздуха возрастает до 1500—2000°	Это зона рассеяния. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство.