Сферы Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования

«Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева»

Институт химических технологий

Кафедра промышленной экологии, процессов и аппаратов химических производств

Реферат

Тема: «Сферы Земли»

Руководитель:

Степень Р.А.

Разработал:

Ольховская А.Д.

Красноярск 2017

Содержание

Введение

1. Литосфера

2. Гидросфера

3. Атмосфера

4. Биосфера

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Как мы знаем, Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу

Атмосфера - внешняя «газовая» оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя - на высоте 1000 км.

Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей.

Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности - от 3 до 32°С, плотность - около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи - на глубину до 800 м.

Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя - проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).

Литосфера - каменная оболочка Земли - толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды - 2200 м, Азии - 960 м, Африки - 750 м, Северной Америки - 720 м, Южной Америки - 590 м, Европы - 340 м, Австралии - 340 м.

Под литосферой расположена пиросфера - огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.

Центросфера, или ядро Земли, расположена на глубине 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь достигает 300000000000 Па (3000000 атмосфер), температура - нескольких тысяч градусов. В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно.

Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная - сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб - материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы.

Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.

1. Литосфера

Под литосферой понимается внешняя оболочка «твёрдой» Земли, расположенная ниже атмосферы и гидросферы над астеносферой. Мощность литосферы изменяется от 50 км (под океанами) до 100 км (под материками). Её верхняя, менее плотная и менее упругая оболочка называется земной корой, нижняя (подстилающая) - субстратом, входящим в состав верхней мантии.

Земная кора различна на материках и под океанами. Материковая кора состоит из материка, его шельфа, материкового склона и материкового подножья. Ее средняя мощность около 34 км, а максимальная (в горных странах) до 75 км. Она разделяется на три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый.

Осадочный слой (средняя плотность 2,4 - 2,5 т/), мощность до нескольких километров, состоит из разновозрастных измененных или неизмененных осадочных и вулканических пород, которые нередко разорваны, смяты в складки или смещены по разрывам. В образовании осадочного слоя большую роль сыграли живые организмы, похоронив себя в «былых биосферах».

Гранитный слой (средняя плотность 2,7 т/), мощность которого составляет 15-17 км, является главным в материковой коре. Он состоит из гранитов, гнейсов, кварцитов и других «кислых» горных пород со значительным участием (больше 60%) в их составе кремнезема SiO₂. Гранитный слой на щитах выходит на поверхность.

Нижний, базальтовый слой, мощностью 15-20 км, плотный в земной коре (средняя плотность 2,9 т/м³), включает в себя базальты , габбро и другие основные горные породы с пониженным содержанием кремнезема (40-50%) и повышенным оксидов металлов. Гранитный и базальтовый слои разделены поверхностью Конрада, при переходе которой сейсмическими скорость их прохождения возрастает скачкообразно от 6 (в гранитном слое) до 6,5-7,2 км/с (в базальтовом).

Океаническая земная кора имеет толщину до - км. Она находится под морскими водами, если их глубина больше 3,5 км, и также подразделяется на три слоя: верхний (не менее 1 км)- осадочный, средний - в основном базальтовый, и нижний - сложенный габбро и серпентинитами - ультраосновными породами с содержанием кремнезема менее 40%.

С глубиной температура горных пород повышается, и в верхней мантии под материковой корой она примерно 600-700 ^оС. В астеносфере, нижняя граница которой находится на глубине 250 - 300 км, температура, по всей видимости, близка к точке плавления (1500-1600 ^оС). По этой причине вязкость вещества здесь сильно понижена по сравнению с литосферой и более глубокими слоями мантии.

Астеносфера - основной очаг образования магмы. В ней происходит медленное перемещение разогретого до плавления вещества, которое предположительно служит причиной вертикальных и горизонтальных движений литосферы.

Земная кора представляет собой хрупкую оболочку, она разбита на отдельные геологически разновозрастные, более и менее активные глыбы, которые подвержены постоянным движениям, как вертикальным, так и горизонтальным. Крупные, относительно устойчивые глыбы земной коры с низкой сейсмичностью и слабо расчленённым рельефом получили название платформ. В зависимости от возраста платформы делятся на древние (докембрийского) и молодые (палеозойского и мезозойского возраста). Древние платформы являются ядрами современных континентов, общее воздымание которых сопровождалось более сильным поднятием (антеклиза) или опусканием (синеклиза) их отдельных структур (щиты или плиты).

Земная кора находится в положении изостазии - равновесном состоянии, при котором «плавающие» по астеносфере глыбы, в том числе платформы, взаимно уравновешивают друг друга. Воздымание одних областей вызывает опускает других, и наоборот. Глубинные тектонические процессы, приводящие к изменению как соотношения океанов и суши, так и морфологии континентов, во многом определяли физико-географические условия на Земле в течение её длительного геологического развития как планеты. Естественно они отразились на эволюции биосферы.

В расселении организмов и формировании биот важную роль сыграли глобальные палеогеографические факторы, прежде всего размер и морфология суши и океанов, которые определялись тектоническими процессами в литосфере.

Согласно новой глобальной тектонике, литосфера включает верхнюю мантию, «разломана» на литосферные плиты - глыбы материковой коры с припаянными к ним обширными участками океанической коры, крупнейшими из которых являются Евроазиатская, Североамериканская, Южноамериканская, Африканская, Индийская, Антарктическая и Тихоокеанская, несут на себе континенты. Кроме того, существуют плиты меньшей размерности.

Причина перемещения литосферных плит заключена в обмене веществом между верхней и нижней мантией в результате конвекционных течений, образующих замкнутые ячейки, имеющие горизонтальные размеры в несколько тысяч километров.

Наиболее очевидным проявлением протекающих в литосфере процессов являются вулканизм и землетрясения, приуроченные к сейсмическим зонам, которые совпадают в океанах со срединно-океаническими хребтами и рифтами, на материках - с поясом сжатия.

2. Гидросфера

Гидросфера - это все воды Земли, находящиеся в любом агрегатном состоянии - твердом, жидком и газообразном.

Впервые этот термин употребил геолог из Австрии Эдуард Зюсс, автор известной трилогии «Лик Земли», написанной в 1883-1909 гг. Именно он определил гидросферу как прерывистую оболочку Земли, расположенную между атмосферой и литосферой.

Более 70% поверхности земли покрыто водой. Общий объем гидросферы составляет около полутора миллиардов кубических километров, из которых более 95% приходится на Мировой океан.

Гидросфера находится в тесном взаимодействии с другими геосферами. Большинство осадочных горных пород образуется на стыке гидросферы и литосферы. Заселенная живыми существами гидросфера является также частью биосферы.

Обладая высокой теплопроводностью, гидросфера играет важнейшую роль в обеспечении температурного баланса планеты, передавая тепло из ее недр к периферии.

В настоящее время в понятие гидросферы включается не только пространство между атмосферой и литосферой. Этот термин приобрел куда более широкое значение и теперь его границы определяются пределами распространения воды как химического соединения.

Таким образом, верхней границей гидросферы является высота 8-18 км, где молекулы воды начинают разлагаться под воздействием ультрафиолетового излучения. Нижней же границей принято считать глубину 6-14 км ниже земной поверхности и 10 км ниже океанского дна. Именно на этой глубине под воздействием высоких температур происходит разложение и синтез воды.

Вода природных водоемов представляет собой раствор солей различной концентрации. Так как основным составным элементом гидросферы является Мировой океан, то и средний химический состав его близок к морской воде. Но если рассматривать каждый элемент гидросферы отдельно, то выявляется большая разнородность его химического состава.

Больше всего в составе морской воды содержится кислорода - около 85,7%. Далее по убыванию - водород H (10.8%), хлор Cl (1,98%) и натрий Na (1.03%). В количественном выражении верхние слои океана содержат более 140 трлн тонн углекислого газа и 8 трлн тонн кислорода. Вообще, в океане содержатся все известные элементы, но концентрация их очень низкая. Вместе с тем, общее их содержание в воде огромно и исчисляется миллионами-миллиардами тонн. Например, золота содержится 6 млн тонн, а серебра - 5 миллиардов. Уже запатентованы способы извлечения этих металлов из океанической воды.

В среднем в морской воде концентрация солей составляет 35 г/л. Интересной особенностью морской воды является постоянство соотношения между главными компонентами основного солевого состава воды.

Химический состав атмосферных вод не отличаются высоким содержанием солей. Их концентрация в среднем составляет 50 мг/л.

Химический состав подземных вод наиболее разнообразен. Концентрация солей здесь варьируется от 0,05 до 400 г/кг.

Не менее разнообразен и химический состав поверхностных и грунтовых вод, во многом он определяется климатической зоной. Но немаловажное значение имеют и состав пород, почвы и растительности.

Химический состав поверхностных вод классифицируется по нескольким показателям. Приведем пример классификации по гидрохимическому показателю.

1. Содержание макрокомпонентов - основных соединений, содержащихся в воде. А именно соединений калия, натрия, магния и кальция.

2. Уровень концентрации в воде растворенных газов - кислорода, азота, сероводорода, аммиака и метана.

3. Неорганические формы биогенных элементов - продуктов жизнедеятельности организмов. К ним относятся в основном неорганические соединения азота и фосфора. Биогенных элементов в воде может содержаться от нуля до десяти мг/л.

4. Органические формы биогенных элементов. Именно они отвечают за цвет и запах воды. В эту группу входят практически все классы органических соединений.

5. Микроэлементы, т.е. все известные металлы. Их содержание в природной воде очень незначительно.

6. Бактерии и микроорганизмы.

В составе поверхностных вод содержатся и нерастворимые вещества - песок, глина, илистые вещества, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, гумус, планктон и др. Их содержание варьируется от нескольких штук до десятков тысяч на один литр воды, а размеры - от грубодисперсных до коллоидных.

В результате деятельности человека в составе природных вод появились также и токсичные загрязняющие вещества. К ним относятся тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, фенолы и др.

Гидросфера включает в себя атмосферную, поверхностную и подземную воды. Каждая из этих групп делится на подгруппы. Количественное соотношение видов вод гидросферы приведено в таблице 1.

Таблица 1. Части гидросферы

Пресная вода, занимая лишь небольшой процент в общем составе гидросферы планеты, играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека.

Около 75% всей пресной воды на Земле содержится в ледниках полярных зон, в снеге и вечной мерзлоте. Эта вода объединяется под названием криосферы. Если бы все льды криосферы растаяли, то уровень океана повысился бы на 64 метра. В последнее время ученые с тревогой следят за шельфовыми ледниками Арктики и Антарктики. Только за последние несколько лет разрушились два ледника, остававшиеся неподвижными в течение последних десяти тысяч лет.

20% всех запасов пресной воды приходится на подземные воды и составляет 85 тыс. кмі.

На долю рек, озер, болот и других пресноводных водоемов приходится всего 1% пресной воды. Но вследствие возобновляемости водных ресурсов, этого достаточно для снабжения водой всей планеты.

Реки в определенный момент времени содержат всего 1,2 тыс. км³ , однако годовой сток воды всей планеты составляет 41,8 тыс. км³. Озера содержат 280 тыс. км³ воды.

В парах атмосферы находится до 14 тыс. кмі воды, но за год влага в атмосфере сменяется до 40 раз и на земную поверхность в виде осадков выпадает до 520 тыс. км³ воды. Осадки и являются главным источником возобновления поверхностных вод.

Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, образуя так называемый круговорот воды в природе или гидрологический цикл. Круговорот воды происходит за счет испарения, конденсации и выпадения осадков.

Процесс испарения воды в море идет гораздо интенсивнее, чем выпадение осадков, потому что водяные пары переносятся ветром на территорию суши. На суше же наблюдается обратная картина - влаги испаряется гораздо меньше, чем выпадает и лишняя влага по речным руслам спадает обратно в море. Таким образом, вода циркулирует между сушей и мировым океаном, не меняя своего общего объема.

Круговорот воды в природе по масштабности процессов делится на три вида:

1. Большой (мировой) круговорот - вода, испарившаяся с поверхности морей, образует облака, перемещается в атмосфере и выпадает над сушей. Затем снова возвращается в Мировой океан.

2. Малый (океанический) круговорот - вода, испарившись с поверхности океана, выпадает снова в океан.

3. Внутриконтинентальный круговорот - вода, испарившись с поверхности суши, выпадает опять на сушу.

Круговорот воды в природе выполняет очень важную функцию - она препятствует застаиванию воды в природных резервуарах, обновляя ее. Правда, в различных средах обновление происходит с различной скоростью. Вода, содержащаяся в живых организмах, обновляется каждые несколько часов. Обновление же арктических ледников и углубленных грунтовых вод происходит не чаще одного раза в 10 000 лет.

3. Атмосфера

Атмосфера начала образовываться вместе с формированием Земли. В процессе эволюции планеты и по мере приближения ее параметров к современным значениям произошли принципиально качественные изменения ее химического состава и физических свойств. Согласно эволюционной модели, на раннем этапе Земля находилась в расплавленном состоянии и около 4,5 млрд. лет назад сформировалась как твердое тело. Этот рубеж принимается за начало геологического летоисчисления. С этого времени началась медленная эволюция атмосферы. Некоторые геологические процессы, (например, излияния лавы при извержениях вулканов) сопровождались выбросом газов из недр Земли. В их состав входили азот, аммиак, метан, водяной пар, оксид СО и диоксид СО₂ углерода. Под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации водяной пар разлагался на водород и кислород, но освободившийся кислород вступал в реакцию с оксидом углерода, образуя углекислый газ. Аммиак разлагался на азот и водород. Водород в процессе диффузии поднимался вверх и покидал атмосферу, а более тяжелый азот не мог улетучиться и постепенно накапливался, становясь основным компонентом, хотя некоторая его часть связывалась в молекулы в результате химических реакций (см. ХИМИЯ АТМОСФЕРЫ). Под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов смесь газов, присутствовавших в первоначальной атмосфере Земли, вступала в химические реакции, в результате которых происходило образование органических веществ, в частности аминокислот. С появлением примитивных растений начался процесс фотосинтеза, сопровождавшийся выделением кислорода. Этот газ, особенно после диффузии в верхние слои атмосферы, стал защищать ее нижние слои и поверхность Земли от опасных для жизни ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Согласно теоретическим оценкам, содержание кислорода, в 25 000 раз меньшее, чем сейчас, уже могло привести к формированию слоя озона со всего лишь вдвое меньшей, чем сейчас, концентрацией. Однако этого уже достаточно, чтобы обеспечить весьма существенную защиту организмов от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей.

Вероятно, что в первичной атмосфере содержалось много углекислого газа. Он расходовался в ходе фотосинтеза, и его концентрация должна была уменьшаться по мере эволюции мира растений, а также из-за поглощения в ходе некоторых геологических процессов. Поскольку парниковый эффект связан с присутствием углекислого газа в атмосфере, колебания его концентрации являются одной из важных причин таких крупномасштабных климатических изменений в истории Земли, как ледниковые периоды.

Мы знаем, что главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода.

Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).

В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому - человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа возросло в десять раз! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых - изменение климата.

Строение атмосферы:

Тропосфера. Самый нижний и наиболее плотный слой атмосферы, в котором температура быстро уменьшается с высотой, называется тропосферой. Он содержит до 80% всей массы атмосферы и простирается в полярных и средних широтах до высот 8-10 км, а в тропиках до 16-18 км. Здесь развиваются практически все погодообразующие процессы, происходит тепловой- и влагообмен между Землей и ее атмосферой, образуются облака, возникают различные метеорологические явления, возникают туманы и осадки. Эти слои земной атмосферы находятся в конвективном равновесии и, благодаря активному перемешиванию имеют однородный химический состав, в основном, из молекулярных азота (78%) и кислорода (21%). В тропосфере сосредоточено подавляющее количество природных и техногенных аэрозольных и газовых загрязнителей воздуха. Динамика нижней части тропосферы толщиной до 2 км сильно зависит от свойств подстилающей поверхности Земли, определяющей горизонтальные и вертикальные перемещения воздуха (ветры), обусловленные передачей тепла от более нагретой суши, через ИК-излучение земной поверхности, которое поглощается в тропосфере, в основном, парами воды и углекислого газа (парниковый эффект). Распределение температуры с высотой устанавливается в результате турбулентного и конвективного перемешивания. В среднем оно соответствует падению температуры с высотой примерно на 6,5 К/км.

Тропопауза. У верхней границы тропосферы (тропопаузы) температура достигает минимального значения для нижней атмосферы. Это переходный слой между тропосферой и расположенной над нею стратосферой. Толщина тропопаузы от сотен метров до 1,5-2 км, а температура и высота соответственно в пределах от 190 до 220 К и от 8 до 18 км в зависимости от географической широты и сезона. В умеренных и высоких широтах зимой она ниже, чем летом на 1-2 км и на 8-15 К теплее. В тропиках сезонные изменения значительно меньше (высота 16-18 км, температура 180-200 К). Над струйными течениями возможны разрывы тропопаузы.

Стратосфера. Через тропопаузу, в среднем на высотах от 12 до 50 км, тропосфера переходит в стратосферу. В нижней части, на протяжении около 10 км, т.е. до высот около 20 км, она изотермична (температура около 220 К). Затем она растет с высотой, достигая максимума около 270 К на высоте 50-55 км. Здесь находится граница между стратосферой и выше лежащей мезосферой, называемая стратопаузой.

В стратосфере значительно меньше водяных паров. Все же иногда наблюдаются - тонкие просвечивающие перламутровые облака, изредка возникающие в стратосфере на высоте 20-30 км. Перламутровые облака видны на темном небе после захода и перед восходом Солнца. По форме перламутровые облака напоминают перистые и перисто-кучевые облака.

Средняя атмосфера (мезосфера). На высоте около 50 км с пика широкого температурного максимума начинается мезосфера. Причиной увеличения температуры в области этого максимума является экзотермическая (т.е. сопровождающаяся выделением тепла) фотохимическая реакция разложения озона: О₃ + hv ® О₂ + О. Озон возникает в результате фотохимического разложения молекулярного кислорода О₂: О₂ + hv ® О + О и последующей реакции тройного столкновения атома и молекулы кислорода с какой-нибудь третьей молекулой М.

О + О₂ + М ® О₃ + М

Озон жадно поглощает ультрафиолетовое излучение в области от 2000 до 3000Е, и это излучение разогревает атмосферу. Озон, находящийся в верхней атмосфере, служит своеобразным щитом, охраняющим нас от действия ультрафиолетового излучения Солнца. Без этого щита развитие жизни на Земле в ее современных формах вряд ли было бы возможным.

В целом, на всем протяжении мезосферы температура атмосферы уменьшается до минимального ее значения около 180 К на верхней границе мезосферы (называемой мезопауза, высота около 80 км). В окрестности мезопаузы, на высотах 70-90 км, может возникать очень тонкий слой ледяных кристаллов и частиц вулканической и метеоритной пыли, наблюдаемый в виде красивого зрелища серебристых облаков вскоре после захода Солнца.

В мезосфере большей частью сгорают попадающие на Землю мелкие твердые метеоритные частицы, вызывающие явление метеоров.

Термосфера. Выше температурного минимума мезопаузы начинается термосфера, в которой температура, сначала медленно, а потом быстро вновь начинает расти. Причиной является поглощение ультрафиолетового, излучения Солнца на высотах 150-300 км, обусловленное ионизацией атомарного кислорода: О + hv ® О⁺ + е.

В термосфере температура непрерывно растет до высоты около 400 км, где она достигает днем в эпоху максимума солнечной активности 1800 К. В эпоху минимума эта предельная температура может быть меньше 1000 К. Выше 400 км атмосфера переходит в изотермичную экзосферу. Критический уровень (основание экзосферы) находится на высоте около 500 км.

Полярные сияния и множество орбит искусственных спутников, а так же серебристые облака - все эти явления происходят в мезосфере и термосфере.

Озоносфера. На высотах 20-25 км достигается максимальная концентрация ничтожного количества озона О₃ (до 2Ч10-⁷ от содержания кислорода!), который возникает под действием солнечного ультрафиолетового излучения на высотах примерно от 10 до 50 км, защищая планету от ионизующего солнечного излучения. Несмотря на исключительно малое количество молекул озона, они предохраняют все живое на Земле от губительного действия коротковолнового (ультрафиолетового и рентгеновского) излучения Солнца. Если осадить все молекулы к основанию атмосферы, то получится слой, толщиной не более 3-4 мм! На высотах более 100 км растет доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают гелий и водород; многие молекулы диссоциируют на отдельные атомы, которые, ионизуясь под действием жесткого излучения Солнца, образуют ионосферу. Давление и плотность воздуха в атмосфере Земли с высотой убывают. В зависимости от распределения температуры атмосферу Земли подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

На высоте 20-25 км располагается озонный слой. Озон образуется за счет распада молекул кислорода при поглощении ультрафиолетового излучения Солнца с длинами волн короче 0,1-0,2 мкм. Свободный кислород соединяясь с молекулами О₂ и образует озон О₃, который жадно поглощает весь ультрафиолет короче 0,29 мкм. Молекулы озона О₃легко разрушаются под действием коротковолнового излучения. Поэтому, несмотря на свою разреженность, озонный слой эффективно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, прошедшее сквозь более высокие и прозрачные атмосферные слои. Благодаря этому живые организмы на Земле защищены от губительного воздействия ультрафиолетового света Солнца.

Ионосфера. Излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферы. Степень ионизации становится существенной уже на высоте 60 километров и неуклонно растет с удалением от Земли. На различных высотах в атмосфере происходят последовательно процессы диссоциации различных молекул и последующая ионизация различных атомов и ионов. В основном это молекулы кислорода О₂, азота N2 и их атомы. В зависимости от интенсивности этих процессов различные слои атмосферы, лежащие выше 60-ти километров, называются ионосферными слоями, а их совокупность ионосферой. Нижний слой, ионизация которого несущественна, называют нейтросферой.

Максимальная концентрация заряженных частиц в ионосфере достигается на высотах 300-400 км.

4. Биосфера

Биосфера - это оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15-20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс в 1875, тогда как основы учения о биосфере, которые актуальны и в современной науке, были разработаны В.И. Вернадским.

Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент - это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому - «живое вещество»). Абиотический компонент - сочетание энергии, воды, определенных химических элементов и других неорганических условий, в которых существуют живые организмы.

Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Земля получает от Солнца ок. 1,3ґ10²⁴ калорий в год. Около 40% этой энергии излучается обратно в космос; 15% поглощается атмосферой, почвой и водой; остальная энергия - это видимый свет, первичный источник энергии для всей жизни на Земле.

Фотосинтез, хемосинтез, дыхание и брожение - основные процессы, благодаря которым поток энергии проходит через организмы. Первые два процесса обеспечивают синтез органических веществ за счет энергии света (фотосинтез) и окисления неорганических веществ (хемосинтез). В ходе дыхания и брожения органические вещества расщепляются, а заключенная в них энергия используется живыми организмами, но в конечном итоге переходит в тепло. Брожение, в отличие от дыхания, не требует кислорода.

Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено - это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего - вторичными консументами и т.д. Продуценты - это растения, цианобактерии (сине-зеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Часть энергии, связанной продуцентами в процессе фотосинтеза, расходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клетках и тканях и доступна для консументов. Разность между скоростью фотосинтеза и скоростью дыхания фотосинтезирующих организмов называется чистой первичной продукцией. В чистую первичную продукцию переходит всего ок. 0,1% солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Однако за год абсолютное количество чистой первичной продукции составляет 6ґ10²⁰ калорий, что соответствует 165 млрд. т органического вещества. планета литосферный атмосфера гидросфера

Организмы, не способные к фотосинтезу или хемосинтезу, - это гетеротрофы, или консументы. К ним относятся животные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения, утратившие способность к фотосинтезу. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других - к теплу. Этот путь - поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество - это процесс потери накопленной организмами энергии.

Другой важнейший аспект существования жизни на Земле - биогеохимические циклы, в которые вовлечены вода и основные биогенные химические элементы - C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K и др. Все циклы состоят из двух фаз: органической (во время которой вещество или элемент находится в составе живых организмов) и неорганической. Последовательные переходы вещества из одной фазы в другую совершаются бесчисленное число раз. Так, например, ежегодно проходит через органическую фазу и возвращается в неорганическую 1/7 часть всего углекислого газа и 1/4500 часть кислорода атмосферы; подсчитано, что вся вода оборачивается за 2 млн. лет.

Жизнь невозможна без воды. Вода - источник водорода, одного из важнейших элементов, входящего в состав живых организмов. Метаболические реакции в организмах происходят в жидкой фазе, и вода является той средой, с которой организмы потребляют биогенные элементы и с которой удаляются конечные продукты метаболизма (шлаки). Вода составляет от 50 до 95% веса живых организмов. В круговороте воды важную роль играет процесс испарения в растениях. Через корни растения поглощают воду и получают растворенные в ней соли. Через листья происходит испарение воды. В течение вегетационного периода зерновые культуры на площади 1 га испаряют ок. 4 000 000 л воды, но только 0,4% этого количества используется непосредственно в процессе фотосинтеза. Для получения 1 кг зерна требуется ок. 500 л воды. Очевидно, что растениям необходимо громадное количество воды, а поскольку консументы питаются растениями, их суммарные потребности в воде намного выше того количества, которое они поглощают непосредственно. Например, человеку для физиологических нужд требуется ок. 2,1 л воды в день, но для получения съедаемого им за день количества пищи нужны еще 10 000 л воды.

Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.

Заключение

Мы узнали, что Жизнь на нашей планете зародилась благодаря сочетанию многих факторов. Земля находится на благоприятном расстоянии от Солнца -- не слишком сильно нагревается днём и не переохлаждается в ночное время. Земля имеет твёрдую поверхность, и на ней существует вода в жидком состоянии. Воздушная оболочка, окружающая Землю, предохраняет её от жёсткого космического излучения и «бомбардировки» метеоритами.

Наша планета обладает уникальными особенностями -- её поверхность опоясывают, взаимодействуя между собой, несколько оболочек: твёрдая, воздушная и водная

Все оболочки Земли влияют друг на друга. Основным объектом изучения экологии является географическая оболочка -- планетарная сфера, где переплетаются и тесно взаимодействуют нижняя часть атмосферы, гидросфера, биосфера и верхняя часть литосферы. Географическая оболочка развивается согласно суточным и годовым ритмам, на неё оказывают влияние одиннадцатилетние циклы солнечной активности, поэтому характерной особенностью географической оболочки является ритмичность происходящих процессов

Список использованной литературы

1. Киселев В.Н. , Основы экологии: Учебное пособие для вузов. - Мн.: Высш. Шк., 2002 - 383 с.

2. Исидоров В.А., Экологическая химия: Учебное пособие для вузов. - СПб Химиздат, 2001.- 304 с.

3. Ребецкий Ю.Л. Законы квазипластического течения трещиноватых сред. Иркутск: 2003б. в печати

4. Балакина Л.М. Землетрясение Шикотанское 04.10.1994, Кроноцкое 05.12.1997 г. и их сильнейшие афтершоки - закономерные проявления тек- тонического процесса в Курило-Камчатской сейсмогенной зоне // Изв. РАН. Физика Земли. 2000. № 11. С. 11?28.

Размещено на Allbest.ru