17.Геосферы земли

Согласно современным космологическим представлениям, Земля образовалась примерно 4,5 млрд. лет назад путем гравитационной конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве газопылевого вещества, содержащего все известные элементы в природе. Ключевым вопросом геологического развития является вопрос о химической дифференциации земного вещества. На него пытаются ответить три теории.

Теория гомогенной аккумуляции О.Ю.Шмидта утверждает, что Земля возникла как квазиоднородная планета, химически относительно однородный шар. В то время планета представляла однородную смесь частиц железа, силикатов и сульфидов, распределенных по всему объему равномерно. В процессе аккумуляции также была захвачена часть газов – водород, углекислый газ, вода в газообразном состоянии. В период расплавления внешней сферы, которая возникла не только из-за падения метеоритов, но и из-за радиоактивного разогрева недр планеты, расплавленные массы вещества начали расслаиваться. При этом железо, обладающее вдвое большим удельным весом, чем силикаты, стекло в центр Земли, образуя ядро. Пластичные силикатные массы были выдавлены вверх, образовав мантию.

Теория гетерогенной аккумуляции утверждает, что Земля начала аккумулироваться в той последовательности, в которой происходила конденсация вещества из первичной туманности. Вначале преимущественно из металлических частиц сформировалось ядро. Остальные слои появлялись по мере остывания планеты и оседания на нее более поздних конденсатов – силикатных частиц. При этом начался быстрый радиоактивный разогрев Земли, способствующий резкому обособлению оболочек планеты.

Теория частично гетерогенной аккумуляции утверждает, что резких перерывов в поступлении материалов, из которых образовался земной шар, не было. Разница в составе существовала лишь между центральными частями Земли и поверхностными частями мантии.

Результатом дифференциации вещества Земли стало возникновение концентрических расположенных слоев – геосфер, различающихся химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами.

Центральную область планеты занимает ядро (самая глубокая геосфера). Средний радиус ядра составляет около 3500 км. Температура ядра достигает 4000С. Внешний слой ядра находится в жидком состоянии. Это объясняет наличие магнитного поля Земли и его вариаций (эффект динамо-машины).

Мантия – наиболее мощная оболочка Земли, занимает 2/3 ее массы и большую часть объема. Выделяют два слоя – нижний и верхний. Данные о химическом составе мантии получены на основании анализов наиболее глубинных магматических горных пород, поступивших в верхние горизонты в результате мощных тектонических поднятий. Материал верхней мантии собран со дна различных участков океана. Температура мантии составляет около 2500C. В расплавленном состоянии находится астеносфера – нижняя часть верхней мантии. Это подстилающий верхнюю мантию и литосферу слой. Литосфера как бы «плавает» в нем.

Литосфера – это земная кора с частью подстилающей ее мантии, которая образует слой толщиной порядка 100 км. В верхней части она слагается с гранитами, в нижней – базальтами. Средняя мощность континентальной коры – 35 км. На дне океана гранитный слой отсутствует и земная кора состоит только из базальтового слоя. Ее мощность – 5-10 км. Кора, образующая верхнюю часть литосферы, в основном слагается из восьми химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия. Половина всей массы коры приходится на кислород, который содержится в ней в связанном состоянии, главным образом в виде оксидов металлов.

Гидросфера – водная оболочка Земли включает в себя Мировой океан, пресные воды рек и озер, ледниковые и подземные воды.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли, окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. Она состоит из воздуха – смеси газов, состоящей из 78% азота, 21% кислорода, а также инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды, на которые приходится около 1% объема воды.

Магнитосфера – самая внешняя и протяженная оболочка Земли. Она представляет собой область околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения. Магнитное поле Земли не является неизменным, т.е. его полярность уже менялась несколько раз.

Все геосферы Земли тесно взаимодействуют друг с другом путем непрерывного обмена веществом и энергией и в совокупности представляют географическую оболочку планеты. Ее целостность обеспечивается за счет энергии Солнца и внутренней энергии Земли. Помимо вертикального строения географической оболочки Земли, рассмотренного выше, выделяют ее горизонтальную структуру – физико-географические (природные) пояса планеты. Они отличаются друг от друга тепловым режимом, особенностями циркуляции воздушных масс и морских течений, а также составом флоры и фауны. Выделяют: экваториальный, субэкваториальные, тропические, субтропические, умеренные, субарктический и арктический пояса.