Что такое географическая оболочка Земли и ее свойства

Из чего состоит географическая оболочка

Вы познакомились с четырьмя оболочками Земли. Каждая оболочка состоит из определенных веществ.

Атмосфера — из газов, гидросфера — из воды, литосфера — из горных пород, биосфера — из живого вещества. Каждую из них вы изучали отдельно, потому что так проще познавать устройство нашей планеты. Но в природе оболочки существуют не обособленно, а взаимодействуют друг с другом.

Земные оболочки взаимно проникают друг в друга и обмениваются веществами. В воздухе и воде, например, содержатся твердые частицы, попадающие в атмосферу и гидросферу при извержении вулканов или захватываемые с земной поверхности ветрами и водами. В литосфере, в свою очередь, присутствуют воздух и вода. Перемещаясь из одной оболочки в другую, вещества в конечном итоге возвращаются в исходную оболочку. Так в природе возникают разнообразные круговороты веществ. (Приведите примеры обмена веществами между оболочками Земли.)

Земные оболочки влияют друг на друга. Например, ветры, возникающие в атмосфере, образуют морские течения, переносят влагу из одних районов в другие. Теплые и холодные течения влияют на температуру воздуха. Под воздействием вод гидросферы растворяются и разрушаются горные породы, изменяется рельеф. Разные минеральные вещества входят в состав живых организмов, населяющих оболочки Земли. Когда организмы отмирают, из их остатков образуются осадочные горные породы земной коры. (Приведите другие примеры взаимного влияния оболочек Земли.)

Таким образом, между оболочками Земли существует множество разнообразных видимых и невидимых связей. Эти связи как прочные нити соединяют отдельные оболочки в единое целое — географическую оболочку.

Что такое географическая оболочка

Географическая оболочка — особая оболочка Земли, в которой соприкасаются и взаимодействуют литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера.

Границы географической оболочки

Некоторые оболочки входят в географическую оболочку целиком (гидросфера и биосфера), другие — лишь частично. Так, в географическую оболочку включают не всю литосферу, а только ее верхнюю часть, у атмосферы, напротив, только ее нижние слои.

Точные границы географической оболочки определить трудно. Верхнюю обычно проводят на высоте 20—25 км. Здесь расположен слой озона, который предохраняет живые организмы от губительного для них излучения Солнца. Сложнее определить нижнюю границу. В географическую оболочку включают верхнюю часть литосферы.

Но до какой глубины? Если считать, что важнейший признак географической оболочки — наличие жизни, то нижняя граница проходит в слоях литосферы на глубине 5 км, где в нефтяных пластах обнаружены живые бактерии. Возможно, с ростом человеческих знаний о Земле нижняя граница будет проводиться глубже.

Таким образом, средняя толщина географической оболочки — около 40 км. Сравните ее с размерами Земли, и вы убедитесь, что она очень тонка.

Географическая оболочка: свойства и целостность

Географическая оболочка – это цельная оболочка Земли, где ее составляющие (верхняя часть литосферы, нижняя часть атмосферы, гидросфера и биосфера) тесно взаимодействуют, обмениваясь веществом и энергией.

Географическая оболочка имеет сложный состав и строение. Ее изучением занимается физическая география.

Верхней границей географической оболочки является стратопауза, до нее проявляется тепловое влияние земной поверхности на атмосферные процессы.

Нижней границей географической оболочки считают подножие стратисферы в литосфере, то есть верхнюю зону земной коры. Так, географическая оболочка включает всю гидросферу, всю биосферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю литосферы.

Географическая оболочка Земли: элементы и свойства

Наибольшая толщина географической оболочки по вертикали достигает 40 км.

Географическая оболочка Земли образуется под влиянием земных и космических процессов. В ней заключены различные виды свободной энергии. Вещество имеется в любых агрегатных состояниях, причем степень агрегированности вещества разнообразна – от свободных элементарных частиц до химических веществ и сложных биологических организмов.

Притекающее от Солнца тепло аккумулируется, а все природные процессы в географической оболочке происходят за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии нашей планеты. В данной оболочке развивается человеческое общество, черпающее ресурсы для своей жизнедеятельности из географической оболочки и воздействующее на нее как положительно, так и отрицательно.

Главные вещественные элементы географической оболочки – горные породы, составляющие земную кору, воздушные и водные массы, почвы и биоценозы.

Ледяные массивы играют большую роль в северных широтах и высокогорьях. Данные составляющие оболочку элементы образуют различные комбинации. Форма той или иной комбинации определяется количеством входящих компонентов и их внутренними видоизменениями, а также характером их взаимовлияний.

Географическая оболочка имеет ряд важных свойств.

Целостность ее обеспечивается, благодаря постоянному обмену веществ и энергии между ее составляющими. А взаимодействие всех компонентов связывает их в одну материальную систему, в которой изменение любого элемента провоцирует изменение и остальных звеньев.

В географической оболочке непрерывно осуществляется круговорот веществ. При этом одни и те же явления и процессы многократно повторяются.

Их общая эффективность держится на высоком уровне, несмотря на ограниченное количество исходных веществ. Все эти процессы отличаются по сложности и структруре. Некоторые являются механическими явлениями, например, морские течения, ветра, другие сопровождаются переходом веществ из одного агрегатного состояния в другое, к примеру, круговорот воды в природе, может происходить биологическая трансформация веществ, как при биологическом круговороте.

Следует отметить повторяемость различных процессов в географической оболочке во времени, то есть определенную ритмику.

В ее основе лежат астрономические и геологические причины. Различают суточную ритмику (день-ночь), годовую (времена года), внутривековую (циклы в 25-50 лет), сверхвековую, геологическую (каледонский, альпийский, герцинский циклы длительностью по 200-230 млн лет).

Географическую оболочку можно рассматривать как целостную непрерывно развивающуюся систему под действием экзогенных и эндогенных факторов.

Вследствие этого постоянного развития происходит территориальная дифференциация поверхности суши, морского и океанического дна (геокомплексы, ландшафты), выражена полярная асимметрия, проявляющаяся существенными отличиями природы географической оболочки в южном и северном полушариях.

География изучает часть планеты, охватывающую верхние слои литосферы (земную кору), всю гидросферу и приземную часть атмосферы, до высоты примерно в 20 км. Общая же «толщина» этой оболочки в среднем 40 км, хотя по разным подсчётам она изменяется от 50 до 100 км.

Это очень немного по сравнению не только с необъятным космосом, но и с размерами Земли (её средний радиус около 6371 км). Но для людей это самая важная, а для науки — крайне интересная для изучения оболочка.
Известно, что это — так называемая географическая оболочка и что только в ней имеются условия для жизни. Недаром создатель учения о географической оболочке, академик Андрей Александрович Григорьев, часто называл её географической средой.

Понятие и состав географической оболочки

Географическая оболочка — самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга.

В пределах оболочки, как бы лежащей на границе планеты и космоса, действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки — наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Но что же здесь особенно интересного?

Оказывается, интересного много.

Оболочка уникальна — таких нет не только у других планет Солнечной системы, но, может быть, и во всей нашей Галактике. Она устроена очень сложно; история её увлекательна.

Протекающие в ней многообразные процессы очень тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они ещё недостаточно изучены, и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человечества.

Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии. Часть из них — земного происхождения, часть — космического. Обилие энергии порождает различные процессы — геологические, биологические, физические и химические.

Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причём одни из них стремятся установить равновесие. Например, сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды в его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы.

Вращение Земли приводит к отклонению русел рек, морских и воздушных течений. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержения вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников.

Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е. выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля, как большой магнит, образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических разрядов в атмосфере.

Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечное.

Его поступает очень много, и хорошо ещё, что значительная часть отражается и уходит обратно в космос. Тепловая часть солнечной энергии определяет прежде всего неодинаковый нагрев различных участков поверхности земного шара, с чем связаны воздушные и морские течения, прибрежные и горно-долинные ветры. Нагреваясь днём и остывая ночью, растрескиваются и разрушаются верхние слои горных пород.

Но главное — с солнечной энергией связаны два важнейших процесса, которые, собственно, и создают на Земле уникальную оболочку. Это — круговорот воды и развитие жизни.

Формирование современной географической оболочки

Можно пофантазировать, какой первоначально была поверхность Земли: то ли она была похожа на сморщенную кожуру печеного яблока, то ли на лунный пейзаж или просто на нагромождение каменных глыб.

Когда-то она напоминала пейзажи вулканических областей с потоками лавы, конусами вулканов и фонтанами гейзеров.

Постепенно земная поверхность как бы успокаивалась и становилась более однородной: горы разрушались и сглаживались, в противовес вершинам образовывались глубокие впадины.

Но географической оболочки на Земле ещё не было.

Вода бурлила, испарялась, поднималась в атмосферу на значительную высоту, образуя облака; затем она охлаждалась и выпадала в виде дождей на Землю, стекая по ней в понижения — будущие океаны. А газы, удерживаемые притяжением Земли, тоже располагались слоями разной плотности, обуславливая слоистость атмосферы.
Чтобы представить себе такую картину, можно аккуратно налить в стакан слоями жидкости разной плотности, начиная с самых тяжёлых.

И если не будет каких-то причин для их перемешивания, такое разделение сохранится довольно долго. Не перемешиваются и воды в спокойном озере — тёплые держатся наверху, холодные — на глубине.

Нарушить слоистость атмосферы, обусловленную разной плотностью газов, и создать другую упорядоченность мог только какой-то весьма мощный процесс, противостоящий силе тяжести. Им-то и стал круговорот воды, заложивший основу будущей географической оболочки. Он связан с переносом больших масс воды и расходом энергии.

Главные звенья круговорота — испарение, подъём паров в верхние слои тропосферы, охлаждение и конденсация в капельки воды и ледяные кристаллы. Начальное звено круговорота — испарение — связано не просто с использованием большого количества солнечной энергии, а с ее поглощением.

Уникальность нашей планеты проявилась, во-первых, в том, что на ней, в её обширных океанах, скопилось большое количество воды; а во-вторых, — в том, что на Земле сложились уникальные условия для существования воды в жидком, твёрдом и газообразном состояниях.

Если бы не испарялась вода с поверхности океанов, не конденсировалась (т.е. сгущалась) при подъёме в атмосфере, не поглощалась теплота при таянии льда и снега — не было бы на Земле круговорота воды.
Круговорот воды не просто связал между собой земную кору, воду и атмосферу.

Он заложил основу географической оболочки — всеобщую связь и упорядоченность составных её частей. А это стало важнейшей предпосылкой ко второму шагу в развитии — выходу жизни на поверхность суши и появлению биосферы.

Возникла растительность, содержащая хлорофилл, и в географической оболочке появились многочисленные аккумуляторы солнечной энергии.

И не просто её накопители, а замечательные «аппараты», превращающие её в силу, которая преобразует и земную поверхность, и внутренние горные породы, и меняет состав атмосферы; а также создающие особое, биологическое, звено круговорота воды.
«Вода определяет и создаёт всю биосферу, — вясал В.И. Вернадский, — она создаёт основные черты земной коры, вплоть до магматической оболочки». Да и в самих организмах содержатся огромные массы воды, близкие к квадриллионам тонн. «Эта вода находится всё время в движении и в течение года через живое вещество проходит количество воды в сотни, может быть, в тысячи раз больше его веса».
Вода в географической оболочке — могучий химический деятель.

Она растворяет горные породы, переносит взвешенные осадки, используется как исходный компонент — наряду с углекислым газом — для образования первичного органического вещества и биогенного кислорода.
Вода не только определяет функционирование географической оболочки, но и связывает её с другими сферами Земли.
Важный и активный элемент географической оболочки — природные газы.

Дело не только в том, что нижняя часть атмосферы физически входит в географическую оболочку. Важно, что атмосфера защищает Землю и всё живое на ней от палящих лучей солнца; что возникающие в атмосфере воздушные потоки — ветры — участвуют в переносе тепла и влаги, в развеивании и разравнивании лишённой растительности поверхности Земли.

Атмосфера, её газовый состав, обеспечивает процессы дыхания и фотосинтеза (создания сложных органических веществ из воды и углекислого газа с использованием солнечного света). Важнейшие для этого газы земной атмосферы — кислород и углекислый газ — являются продуктами жизнедеятельности организмов: растений, планктона и т.д. Озоновый слой, возникший в результате деятельности растений, защищает живое от смертельных ультрафиолетовых лучей, приходящих из космоса.
Газы играют важную роль во взаимодействии между сферами, составляющими географическую оболочку: все природные воды представляют собой смешанные газосолевые растворы.

Нижняя часть атмосферы (тропосфера), поверхность Мирового океана и верхний водный слой находятся во взаимодействии и взаимно регулируют друг друга — образуется «планетарное равновесие». Концентрация растворённых в воде веществ остаётся постоянной при неизменных условиях температуры и давления, а большие скопления воды, прежде всего Мировой океан, регулируют содержание газов в атмосфере.

По В.И. Вернадскому, солевой состав океанов оставался постоянным с палеозойской эры — времени развития жизни на суше, оказывая существенное влияние на географическую оболочку. Поскольку с понижением температуры растворимость углекислоты в воде увеличивается, океан вбирает в себя из атмосферы излишки
углекислоты, образовавшиеся после извержения вулканов или сжигания топлива, затем они опускаются на глубину и осаждаются на дно в виде карбонатных (насыщенных углеродом) пород.

Это ещё один из замечательных процессов, протекающих в географической оболочке и поддерживающих её равновесие.

Выводы

Географическая оболочка охватывает верхнюю часть земной коры, нижнюю часть атмосферы и включает в себя гидросферу, почвенный и растительный покровы и животный мир. В отличие от других сфер земного шара (а также от оболочек других планет) в географической оболочке Земли вещество встречается в трёх состояниях, процессы в ней протекают как за счёт космических, так и внутренних, земных, источников энергии; только в ней есть жизнь.
Географическая оболочка — это система: все её компоненты взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимно определяют друг друга.

И самое главное — это система открытая: обмен веществ и энергии происходит не только между её компонентами, но и между оболочкой, космосом и внутренними частями Земли.
В своём развитии географическая оболочка прошла три этапа. Начало первому из них — неорганическому — положило отделение суши от океана и выделение атмосферы.

На втором этапе в географической оболочке образуется биосфера, преобразившая все протекающие ранее в ней процессы. На третьем — современном — в географической оболочке возникает человеческое общество.

Что такое географическая оболочка и какие её свойства?

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА, генетически и функционально целостная оболочка Земли, охватывающая нижние слои атмосферы, верхние толщи земной коры, гидросферу и биосферу. Все эти геосферы, проникая друг в друга, находятся в тесном взаимодействии. От других оболочек географическая оболочка отличается наличием жизни, различных видов энергии, а также возрастающих и преобразующих антропогенных воздействий.

В связи с этим в состав географической оболочки включают социосферу, техносферу, а также ноосферу. Географическая оболочка имеет свою пространственно-временную структуру как результат естественноисторического развития. Главными источниками всех происходящих в географической оболочке процессов являются: энергия Солнца, обусловливающая наличие гелиотермической зоны, внутреннее тепло Земли и гравитационная энергия.

В пределах гелиотермической зоны (мощностью несколько десятков метров) суточные и годовые колебания температуры определяются потоком солнечной энергии. Земля на верхней границе атмосферы получает 10760 МДж/м2 в год, отражается от земной поверхности 3160 МДж/м в год, что в несколько тысяч раз больше теплового потока из недр Земли на поверхность.

Неравномерное поступление и распределение солнечной энергии по шарообразной поверхности Земли приводит к глобальной пространственной дифференциации природных условий (смотри Географические пояса). Значительное влияние на формирование географической оболочки оказывает внутреннее тепло Земли; с воздействием эндогенных факторов связана неоднородность макроструктуры литосферы (возникновение и развитие континентов, горных систем, обширных равнин, океанических впадин и др.).

Границы географической оболочки выражены нечётко. Ряд российских географов (А. А. Григорьев, С. В. Калесник, М. М. Ермолаев, К. К. Марков, А. М. Рябчиков) верхнюю границу проводят в стратосфере (на высоте 25-30 км, на уровне максимальной концентрации озонового слоя), где поглощается жёсткая ультрафиолетовая радиация, сказывается тепловое воздействие земной поверхности и ещё могут существовать живые организмы.

Другие российские учёные (Д. Л. Арманд, А. Г. Исаченко, Ф. Н. Мильков, Ю. П. Селивёрстов) определяют верхнюю границу по рубежу тропосферы и стратосферы — тропопаузе (8-18 км), принимая во внимание теснейшую связь процессов в тропосфере со свойствами подстилающей поверхности Земли. Нижнюю границу часто совмещают (А. Г. Исаченко, С. В. Калесник, И. М. Забелин) с нижним пределом зоны гипергенеза (глубиной от нескольких сотен метров и более) в верхней части литосферы.

Значительная часть российских учёных (Д. Л. Арманд, А. А. Григорьев, Ф. Н. Мильков, А. М. Рябчиков, Ю. П. Селивёрстов и др.) за нижнюю границу географической оболочки принимают среднюю глубину сейсмического или вулканического очагов, подошву земной коры (границу Мохоровичича). Двум типам земной коры (континентальному и океаническому) соответствуют различные пределы нижней границы — от 70-80 до 6- 10 км.

Географическая оболочка сформировалась в результате длительной (4,6 миллиарда лет) эволюции Земли, когда с разной степенью интенсивности и значимости проявились основные «механизмы» планетарных процессов: вулканизм; образование подвижных поясов; наращивание и раздвижение (спрединг) литосферы; геоморфологический цикл; развитие гидросферы, атмосферы, растительного покрова и животного мира; хозяйственная деятельность человека и др.

Интегральными процессами выступают геологический круговорот вещества, биологический круговорот и влагооборот. Географической оболочке свойственна ярусная структура с увеличением плотности вещества книзу. Географическая оболочка находится в постоянном изменении, причём её развитие и усложнение протекают неравномерно во времени и пространстве.

Географическую оболочку характеризуют следующие черты:

Целостность, обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между составными частями, поскольку взаимодействие всех компонентов связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечёт сопряжённое изменение и всех остальных.

Наличие ряда круговоротов вещества (и связанной с ним энергии), обеспечивающих многократность повторения одних и тех же процессов и явлений. Сложность круговоротов различна, среди них механические движения (циркуляция атмосферы, система морских поверхностных течений), смена агрегатного состояния вещества (влагооборот) и биохимическая трансформация (биологический круговорот).

Цикличность (ритмичность) проявления многих природных процессов и явлений. Выделяется ритмика суточная (смена дня и ночи), годовая (смена времён года), внутривековая (циклы в 25-50 лет, наблюдаемые в колебаниях климата, ледников, уровней озёр, водоносности рек и тому подобное), сверхвековая (смена каждые 1800-1900 лет фазы прохладно-влажного климата фазой сухого и тёплого) и тому подобное.

Непрерывность развития географической оболочки и её географического фокуса — ландшафтной сферы Земли — происходит под влиянием взаимодействия экзогенных и эндогенных сил. Следствиями этого развития являются:

а) территориальная дифференциация поверхности суши, океана и морского дна на участки, различающиеся по внутренним особенностям и внешнему облику (ландшафты, геокомплексы); особые формы территориальной дифференциации — географические зональность и высотная поясность ландшафтов;

б) существенные различия природы в Северном и Южном полушариях, в распределении суши и моря (преобладающая часть суши находится в Северном полушарии), климата, состава животного и растительного мира, в характере ландшафтных зон и т.п.;

в) гетерохронность развития географической оболочки, обусловленная пространственной разнородностью природы Земли, вследствие чего в один и тот же момент разные территории либо находятся в различных фазах одинаково направленного эволюционными процесса, либо отличаются друг от друга направлением развития (примеры: древнее оледенение в разных районах Земли начиналось и кончалось неодновременно; в одних географических зонах климат становится суше, в других в то же время — влажнее и тому подобное).

К идее географической оболочки впервые подошли российские учёные П. И. Броунов (1910) и Р. И. Аболин (1914). Термин ввёл и обосновал А. А. Григорьев (1932). Понятия, аналогичные географической оболочке, имеются в зарубежной географии («земная оболочка» немецкого учёного А. Гетнера и американского учёного Р. Хартшорна; «геосфера» австрийского географа Г. Кароля и др.), в которой она рассматривается обычно не как природная система, а как совокупность природных и общественных явлений.

Лит.: Аболин Р. И. Опыт эпигенологической классификации болот // Болотоведение. 1914. №3; Броунов П. И. Курс физической географии. П., 1917; Григорьев А. А. Опыт аналитической характеристики состава и строения физико-географической оболочки земного шара. Л.; М., 1937; он же. Закономерности строения и развития географической среды. М., 1966; Марков К. К. Полярная асимметрия географической оболочки // Изв.

Всесоюзного географического общества. 1963. Т. 95. Вып. 1; он же. Пространство и время в географии // Природа. 1965. №5; Carol Н. Zur Theorie der Geographie // Mitteilungen der Оsterreichischen Geographischen Gessellschaft. 1963. Bd 105. Н. 1-2; Калесник С. В. Общие географические закономерности Земли. М., 1970; Исаченко А. Г. Системы и ритмы зональности // Изв. Всесоюзного географического общества. 1971. Т. 103. Вып. 1.К. Н. Дьяконов.