Земные сферы. Земля - как планета Солнечной системы. Атмосфера. Гидросфера. Литосфера. Биосфера
– прерывистая водная оболочка Земли , располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой и представляющая собой совокупность вод Мирового океана и поверхностных вод суши. Гидросферу называют еще водной оболочкой планеты . Гидросфера покрывает 70% земной поверхности. Около 96% массы гидросферы составляют воды Мирового Океана, 4% – подземные воды, около 2% – льды и снега (главным образом Антарктиды, Гренландии и Арктики), 0,4% – поверхностные воды суши (реки, озера, болота). Незначительное количество воды содержится в атмосфере и живых организмах. Все формы водных масс переходят одна в другую в результате круговорота воды в природе. Ежегодное количество осадков, выпадающих на земную поверхность, равно количеству воды, испарившейся в сумме с поверхности суши и океанов.
Материковые воды – часть прерывистой водной оболочки Земли гидросферы. К ним относятся: подземные воды, реки, озера, болота.
Подземные воды – воды, которые содержатся в верхней части земной коры (до глубины 12-15 км).
Источники – естественные выходы на земную поверхность подземных вод. Возможность нахождения вод в земной коре обусловливается пористостью горных пород. Водопроницаемые породы (галечник, гравий, пески) – те, которые хорошо пропускают воду. Водоупорные породы – тонкозернистые, слабо или совсем не пропускают воду (глины, граниты, базальты и др.).
Подземные воды образуются в результате просачивания и скопления атмосферных осадков на разной глубине от земной поверхности. Ближе к поверхности находятся почвенные воды, т. е. принимающие участие в образовании почв.
Грунтовые воды – воды над первым от поверхности водоупорным горизонтом. Грунтовые воды являются безнапорными. Уровень их поверхности может постоянно колебаться. В сухих зонах грунтовые воды лежат на большой глубине. В зонах избыточного увлажнения – близко к поверхности.
Межпластовые воды – воды, находящиеся между водонепроницаемыми пластами.
Артезианские воды – напорные межпластовые – занимают обычно впадины, куда просачиваются атмосферные осадки из районов, где верхний водоупорный пласт отсутствует.
По химическому составу подземные воды могут быть:
1) пресными;
2) минерализованными, многие из которых имеют лечебное значение.
Подземные воды, залегающие вблизи вулканических очагов, часто оказываются горячими. Горячие источники, которые периодически бьют в виде фонтана, – гейзеры .
Реки. Река – постоянный водный поток, текущий в разработанном им русле и питающийся главным образом атмосферными осадками.
Части реки : исток – место, где река берет свое начало. Истоком может быть родник, озеро, болото, ледник в горах; устье – место впадения реки в море, озеро или другую реку. Понижение в рельефе, тянущееся от истока до устья реки – речная долина . Углубление, в котором течет река постоянно, – русло . Пойма – плоское, затопляемое во время половодья дно речной долины. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы. Эти ступени называются террасами (рис. 10). Они возникают в результате размывающей деятельности реки (эрозии), вызванной понижением базиса эрозии.
Речная система – река со всеми ее притоками. Название системы дается по названию главной реки.
Речная эрозия – углубление водотоком своего русла и расширение его в стороны. Базис эрозии – уровень, до которого река углубляет свою долину. Его высота определяется уровнем того водоема, куда впадает река. Конечным базисом эрозии всех рек является уровень Мирового океана. При понижении уровня водоема, в который впадает река, базис эрозии понижается и начинается усиленная эрозионная деятельность реки, вызывающая углубление русла.
Бассейн реки – территория, с которой река со всеми притоками собирает воду.
Водораздел – линия раздела бассейнов двух рек или океанов. Обычно водоразделами служат какие-либо возвышенные пространства.
Питание рек. Поступление воды в реки называется их питанием. В зависимости от источника поступающих вод различают реки с дождевым, снеговым, ледниковым, подземным, а при их сочетании – со смешанным питанием.
Роль того или иного источника питания зависит главным образом от климатических условий. Дождевое питание свойственно рекам экваториальных и большинства муссонных областей. В странах с холодным климатом главное значение приобретают талые снеговые воды (снеговое питание). В умеренных широтах питание рек, как правило, смешанное. Реки с ледниковым питанием берут начало в ледниках высокогорий. Соотношение между источниками питания рек может изменяться в течение года. Так, например, реки бассейна Оби могут зимой питаться подземными водами, весной – талыми снеговыми, летом – подземными и дождевыми.
От того, какое питание преобладает, в значительной мере зависит режим реки . Режим рек – закономерные изменения состояния рек во времени, обусловленные физикогеографическими свойствами бассейна и в первую очередь климатическими условиями. Режим рек проявляется в виде суточных, сезонных и многолетних колебаний уровня и расхода воды, ледовых явлений, температуры воды, количества переносимых потоком наносов и т. п. Элементами режима реки являются, например, межень – уровень воды в реке в сезон наиболее низкого ее стояния и половодье – продолжительный подъем воды в реке, вызываемый основным источником питания, повторяющийся из года в год. В зависимости от наличия гидротехнических сооружений на реках (например, ГЭС), влияющих на режим реки, различают зарегулированный и естественный режим рек.
Все реки земного шара распределены между бассейнами четырех океанов.
Значение рек:
1) источники пресной воды для промышленности, сельского хозяйства водоснабжения;
2) источники получения электроэнергии;
3) транспортные пути (в том числе сооружение судоходных каналов);
4) места ловли и разведения рыбы; отдыха и т. п.
На многих реках построены водохранилища – крупные искусственные водоемы. Положительные последствия их строительства: создают запасы воды, позволяют регулировать уровень воды в реке и предотвращают наводнения, улучшают транспортные условия и позволяют создавать зоны отдыха. Отрицательные последствия строительства водохранилищ на реках: затопление значительных территорий с плодородными пойменными землями, вокруг водохранилища происходит подъем грунтовых вод, что приводит к заболачиванию земель, нарушаются условия обитания рыбы, нарушается естественный процесс образования поймы и т. п. Строительству новых водохранилищ должны предшествовать тщательные научные разработки.
Озера – водоемы замедленного водообмена, размещенные в природных углублениях поверхности суши.
На размещение озер влияет климат, обусловливающий их питание и режим, а также факторы возникновения озерных котловин.
По происхождению озерные котловины могут быть:
1) тектоническими (образуются в разломах земной коры, обычно глубокие, и имеют берега с крутыми склонами – Байкал, крупнейшие озера Африки и Северной Америки);
2) вулканическими (в кратерах угасших вулканов – Кроноцкое озеро на Камчатке);
3) ледниковыми (характерны для территорий, подвергавшихся оледенениям, например, озера Кольского полуострова);
4) карстовыми (характерны для районов распространения растворимых горных пород – гипса, мела, известняка, возникают в местах провалов при растворении горных пород подземными водами);
5) запрудными (их также называют завальными; возникают в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах – Сарезское озеро на Памире);
6) озера-старицы (озеро на пойме или нижней надпойменной террасе – участок реки, отчленившийся от основного русла);
7) искусственными (водохранилища, пруды).
Озера питаются за счет атмосферных осадков, подземных вод и стекающих в них поверхностных вод. По водному режиму различают сточные и бессточные озера. Из сточных озер вытекает река (реки) – Байкал, Онежское, Онтарио, Виктория и др. Из бессточных озер не вытекает ни одна река – Каспийское, Мертвое, Чад и др. Бессточные озера, как правило, более минерализованы. В зависимости от степени солености воды озера бывают пресные и соленые.
По происхождению водной массы озера бывают двух типов:
1) озера, водная масса которых имеет атмосферное происхождение (такие озера преобладают по количеству);
2) реликтовые, или остаточные, – были когда-то частью Мирового океана (Каспийское озеро и др.)
Распространение озер зависит от климата, и следовательно географическое распространение озер в определенной степени носит зональный характер.
Озера имеют большое значение: оказывают влияние на климат прилегающей территории (влажность и тепловой режим), регулируют сток вытекающих из них рек. Хозяйственное значение озер: используются как пути сообщения (меньше, чем реки), для рыболовства и отдыха, водоснабжения. Со дна озер добывают соли, лечебную грязь.
Болота – избыточно увлажненные участки суши, покрытые влаголюбивой растительностью и имеющие слой торфа не меньше 0,3 м. Вода в болотах находится в связанном состоянии.
Болота образуются вследствие зарастания озер и заболачивания суши.
Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, относительно богатыми солями. Следовательно, там селится растительность, довольно требовательная к пищевым веществам (осока, хвощ, тростник, зеленый мох, береза, ольха).
Верховые болота питаются непосредственно атмосферными осадками. Располагаются на водоразделах. Для растительности характерен ограниченный видовой состав, т. к. не хватает минеральных солей (багульник, клюква, голубика, сфагновые мхи, сосна). Переходные болота занимают промежуточное положение. Им свойственны значительная обводненность и слабая проточность. Низинные и верховые болота – это две стадии естественного развития болот. Низинное болото через промежуточный этап переходного болота постепенно превращается в верховое.
Главной причиной образования огромных болот является чрезмерная влажность климата в сочетании с высоким уровнем грунтовых вод вследствие близкого залегания к поверхности водоупорных пород и равнинного рельефа.
Распространение болот зависит и от климата, значит, тоже в определенной степени зонально. Больше всего болот в лесной зоне умеренного пояса и в зоне тундры. Большое количество осадков, малая испаряемость и водопроницаемость грунтов, равнинность, слабая расчлененность междуречий способствуют заболачиванию.
Ледники – превращенная в лед вода атмосферного происхождения. Ледники постоянно движутся благодаря своей пластичности. Под действием силы тяжести скорость их движения достигает нескольких сотен метров в год. Движение замедляется или ускоряется в зависимости от количества осадков, потепления или похолодания климата, а в горах на движение ледников оказывают влияние тектонические подъемы.
Ледники образуются там, где в течение года выпадает больше снега, чем успевает растаять. В Антарктиде и Арктике такие условия создаются уже на уровне моря или чуть выше. В экваториальных и тропических широтах снег может накапливаться только на большой высоте (выше 4,5 км в экваториальных, 5-6 км в тропических). Поэтому высота снеговой линии там выше. Снеговая линия – граница, выше которой в горах сохраняется нетающий снег. Высота снеговой линии определяется температурой, которая связана с широтой местности и степенью континентальности ее климата, количеством твердых осадков.
Общая площадь ледников составляет 11% поверхности суши с объемом 30 млн км3. Если бы все ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 66 м.
Покровные ледники покрывают земную поверхность независимо от форм рельефа в виде ледяных шапок и щитов, под которыми скрыты все неровности рельефа. Движение льда в них происходит от центра купола к окраинам по радиальным направлениям. Лед этих покровов имеет огромную мощность и производит большую разрушительную работу на своем ложе: он переносит обломочный материал, превращая его в морены. Примерами покровных ледников являются льды Антарктиды и Гренландии. От края этих покровных ледников постоянно откалываются огромные глыбы льда – айсберги . Айсберги могут существовать до 4-10 лет, пока не растают. В 1912 г. от столкновения с айсбергом в Атлантическом океане затонул пароход «Титаник». Разрабатываются проекты транспортировки айсбергов для снабжения пресной водой засушливых районов мира.
Как у современных, так и у древних ледников из-под ледника широким фронтом вытекают талые ледниковые воды, откладывающие песчаные отложения.
Горные ледники значительно меньше покровных по размеру. В горных ледниках движение льдов происходит по уклону долины. Они текут подобно рекам и опускаются ниже снеговой границы. При своем движении эти ледники углубляют долины.
Ледники – водохранилища пресной воды, созданные природой. Реки, начинающиеся в ледниках, питаются их талыми водами. Особенно это важно для засушливых районов.
Многолетняя мерзлота. Под многолетней, или вечной, мерзлотой следует понимать толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени – от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Вода в многолетних мерзлых породах находится в твердом состоянии, в виде ледяного цемента. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур зимы, малой высоты снежного покрова. Именно такие условия были в окраинных областях древних ледниковых покровов, а также в современных условиях в Сибири, где зимой мало снега и крайне низкие температуры. Причины распространения вечной мерзлоты могут объясняться как наследием ледникового периода, так и современными суровыми климатическими условиями. Вечная мерзлота нигде так широко не распространена, как в пределах России. Особо выделяется территория сплошной многолетней мерзлоты с мощностью слоя до 600-800 м. На этой территории самые низкие зимние температуры (например, устье Вилюя).
Многолетняя мерзлота оказывает влияние на формирование природно-территориальных комплексов. Она способствует развитию термокарстовых процессов, возникновению бугров пучения, наледей, влияет на величину и распределение по сезонам подземного и поверхностного стока, почвенно-растительного покрова. При разработке полезных ископаемых, эксплуатации подземных вод, постройке зданий, мостов, дорог, плотин, проведении сельскохозяйственных работ необходимо изучать мерзлые грунты.
Мировой океан – все водное пространство. Мировой океан занимает свыше 70% общей поверхности Земли. Соотношение между океаном и сушей в Северном и Южном полушариях разное. В Северном полушарии океан занимает 61% поверхности, в Южном – 81%.
Мировой океан делится на четыре океана – Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый.
В последнее время проводятся широкие исследования в Южном полушарии, особенно в Антарктике. В результате этих исследований ученые выдвинули идею выделения Южного океана как самостоятельной части Мирового океана. Южный океан, по их мнению, включает южные части Тихого, Атлантического, Индийского океанов, а также моря, окружающие Антарктиду.
Размеры океанов: Тихий – 180 млн км2; Атлантический – 93 млн км2; Индийский – 75 млн км2; Северный Ледовитый – 13 млн км2.
Границы океанов условны. Основанием для деления океанов служат самостоятельная система течений, распределение солености, температуры.
Средняя глубина Мирового океана – 3700 м. Наибольшая глубина – 11 022 м (Марианская впадина в Тихом океане).
Моря – части океанов, в большей или меньшей степени отделенные от него сушей, отличающиеся особым гидрологическим режимом. Различают моря внутренние и окраинные. Внутренние моря глубоко вдаются в глубь материка (Средиземное, Балтийское). Окраинные моря прилегают к материку обычно с одной стороны, а с другой – сравнительно свободно сообщаются с океаном (Баренцево, Охотское).
Заливы – более или менее значительные пространства океана или моря, которые врезаются в сушу и имеют широкую связь с океаном. Небольшие заливы называются бухтами. Глубокие, извилистые, длинные заливы с обрывистыми берегами – фьорды .
Проливы – более или менее узкие водные пространства, которые соединяют два соседних океана или моря.
Рельеф дна Мирового океана. Рельеф Мирового океана имеет следующее строение (рис. 11). 3/4 площади Мирового океана занимают глубины от 3000 до 6000 м, т. е. эта часть океана принадлежит к его ложу.
Соленость воды Мирового океана. В океанической воде концентрируются разные соли: хлористого натрия (придает воде соленый вкус) – 78% всего количества солей, хлористого магния (придает воде горький вкус) – 11%, другие вещества. Соленость морской воды вычисляется в промилле (в соотношении определенного количества вещества к 1000 весовым единицам), обозначается ‰. Соленость океана неодинакова, она изменяется от 32‰ до 38‰. Степень солености зависит от количества осадков, испарения, а также опреснения водами рек, впадающих в море. Соленость изменяется также с глубиной. До глубины 1500 м соленость несколько уменьшается по сравнению с поверхностью. Глубже изменения солености воды незначительны, она почти везде составляет 35‰. Минимальная соленость – 5‰ – в Балтийском море, максимальная – до 41‰ – в Красном море.
Таким образом, соленость воды зависит:
1) от соотношения атмосферных осадков и испарения, которое изменяется в зависимости от географической широты (т. к. изменяется температура, давление); меньше соленость может быть там, где количество осадков превышает испарение, где велик приток речных вод, где тают льды;
2) от глубины.
Максимальная соленость Красного моря объясняется тем, что там проходит рифтовая зона. На дне наблюдаются излившиеся молодые базальтовые лавы, образование которых свидетельствует о подъеме вещества из мантии и раздвижении земной коры в Красном море. Кроме этого, Красное море находится в тропических широтах – большое испарение и малое количество осадков, в него не впадают реки.
В океанической воде растворены также газы: азот, кислород, углекислый газ и др.
Морские (океанические) течения. Морские течения – горизонтальное перемещение водных масс в определенном направлении. Течения можно классифицировать по многим признакам. По сравнению с температурой окружающей воды океана выделяют теплые, холодные и нейтральные течения. В зависимости от времени существования выделяют кратковременные или эпизодические, периодические (сезонные муссонные в Индийском океане, приливно-отливные в прибрежных частях океанов) и постоянные течения. В зависимости от глубины выделяют поверхностные (охватывают слой воды на поверхности), глубинные и придонные течения.
Морские массы воды перемещаются вследствие разных причин. Основная причина морских течений – ветер, однако движение воды может вызываться скоплением воды в какой-либо части океана, а также разницей в плотности воды в разных частях океана и другими причинами. Поэтому течения по своему происхождению бывают:
1) дрейфовые – вызываются постоянными ветрами (Северное и Южное пассатные, течение Западных Ветров);
2) ветровые – вызываются действием сезонных ветров (летние муссонные в Индийском океане);
3) сточные – образуются вследствие разницы уровня воды в разных частях океана, текут из районов избытка воды (Гольфстрим, Бразильское, Восточно-Австралийское);
4) компенсационные – возмещают (компенсируют) отток воды из разных частей океана (Калифорнийское, Перуанское, Бенгельское);
5) плотностные (конвекционные) – образуются вследствие неравномерного распределения плотности океанической воды из-за разной температуры и солености (Гибралтарское течение);
6) приливно-отливные периодические течения – образуются в связи с притяжением Луны.
Как правило, морские течения существуют благодаря сочетанию нескольких причин.
Течения оказывают большое влияние на климат, особенно прибрежных территорий, проходя вдоль западного или восточного берега материков.
Течения, проходящие вдоль восточных побережий (сточные), переносят воду из более теплых приэкваториальных широт в более прохладные. Воздух над ними теплый, насыщенный влагой. При продвижении к северу или югу от экватора воздух охлаждается, приближается к насыщению и, следовательно, дает осадки на побережье, смягчая при этом температуру.
Течения , проходящие вдоль западных побережий материков (компенсационные), идут из более холодных в более теплые широты, воздух нагревается, удаляется от насыщения, осадков не дает. Это одна из главных причин формирования пустынь на западных побережьях материков.
Течение Западных Ветров ярко выражено лишь в Южном полушарии.
Это объясняется тем, что там в умеренных широтах почти нет суши, водные массы свободно перемещаются под воздействием западных ветров умеренных широт. В Северном полушарии развитию аналогичного течения препятствуют материки.
Направление течений определяется общей циркуляцией атмосферы, отклоняющей силой вращения Земли вокруг оси, рельефом океанского дна, очертаниями материков.
Температура поверхностных вод. Вода океана нагревается от притока солнечного тепла на его поверхность. Температура поверхностных вод зависит от широты места. В отдельных районах океана это распределение нарушается неравномерным размещением суши, океаническими течениями, постоянными ветрами, стоком вод с материков. Температура изменяется, естественно, и с глубиной. Причем вначале температура понижается очень быстро, а затем довольно медленно. Среднегодовая температура поверхностных вод Мирового океана +17,5 °С. На глубине 3-4 тыс. м она обычно держится в пределах от +2 до 0 °С.
Лед в Мировом океане. Температура замерзания соленой океанической воды на 1-2 °С ниже, чем у пресной. Воды Мирового океана покрываются льдом только в арктических и антарктических широтах, где зима долгая и холодная. Льдом покрываются также некоторые неглубокие моря, лежащие в умеренном поясе.
Различают однолетние и многолетние льды. Океанический лед может быть неподвижным (связанным с сушей) или плавучим (дрейфующие льды). В Северном Ледовитом океане лед дрейфует и держится круглый год.
Кроме льда, образующегося в самом океане, встречаются льды, отколовшиеся от ледников, спускающихся в океан с арктических островов и ледяного материка Антарктида. Образуются айсберги – ледяные горы, плавающие в море. Айсберги достигают в длину 2 км и более при высоте свыше 100 м. Особенно велики айсберги Южного полушария.
Значение Мирового океана. Океан смягчает климат всей планеты . Океан служит аккумулятором тепла. Общая циркуляция атмосферы и общая циркуляция океана взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Хозяйственное значение океана огромно. Богатство органического мира океана делят на бентос – органический мир океанического дна, планктон – все организмы, пассивно плавающие в толще океанических вод, нектон – активно плавающие организмы на дне океана. На долю рыб приходится до 90% всех органических ресурсов океана.
Велико транспортное значение Мирового океана.
Океан богат энергетическими ресурсами. Действует приливная электростанция на побережье Франции. В шельфовых зонах океана ведется добыча нефти и газа. На дне океана сосредоточены огромные запасы железомарганцевых конкреций. В морской воде растворены почти все химические элементы. Добыча соли, брома, йода и урана идет в промышленных размерах.
Суша в океане: острова – сравнительно небольшие участки суши, со всех сторон окруженные водой.
Острова по происхождению делятся на:
1) материковые (части материка, отделенные морем) – Мадагаскар, Британские острова);
2) вулканические (возникают при извержении вулканов на дне моря; выбрасываемые продукты извержения образуют конусы с крутыми склонами, которые возвышаются над уровнем океана);
3) коралловые (связаны с морскими организмами – коралловыми полипами; скелетики отмерших полипов образуют огромные скалы плотного известняка, сверху они все время надстраиваются полипами). У побережий образуются коралловые рифы – подводные или слабо выдающиеся над уровнем моря известковые скалы. Коралловые острова, не связанные с берегом материка, часто имеют форму кольца с лагуной посередине и называются атоллами. Коралловые острова образуются только в тропических широтах, где вода достаточно теплая для жизни полипов.
Самый крупный остров – Гренландия, затем следуют Новая Гвинея, Калимантан, Мадагаскар. В одних местах островов мало, в других они образуют скопления – архипелаги.
Полуострова – части суши, выдающиеся в море или озеро. По происхождению различают полуострова:
1) отчленившиеся, служащие продолжением материка в геологическом отношении (например, Балканский полуостров);
2) причленившиеся, не имеющие ничего общего с материком в геологическом смысле (Индостан).
Самые большие полуострова: Кольский, Скандинавский, Пиренейский, Сомали, Аравийский, Малая Азия, Индостан, Корея, Индокитай, Камчатка, Чукотский, Лабрадор и др.
Атмосфера
Атмосфера – воздушная оболочка, окружающая земной шар, связанная с ним силой тяжести и принимающая участие в его суточном и годовом вращении.
Атмосферный воздух состоит из механической смеси газов, водяного пара и примесей. Состав воздуха до высоты 100 км – 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа, и всего лишь 0,01% приходится на долю всех остальных газов: водорода, гелия, водяного пара, озона. Газы, составляющие воздух, все время перемешиваются. Процентное соотношение количества газов довольно постоянно. Однако содержание углекислого газа изменяется. Сжигание нефти, газа, угля, уменьшение количества лесов приводит к увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. Это вносит свой вклад в повышение температуры воздуха на Земле, т. к. углекислый газ пропускает солнечную энергию к Земле, а тепловое излучение Земли задерживает. Таким образом, углекислый газ является своеобразным «утеплителем» Земли.
Озона в атмосфере мало. На высоте 25-35 км наблюдается концентрация этого газа, так называемый озоновый экран (слой озона). Озоновый экран выполняет важнейшую функцию защиты – задерживает ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для всего живого на Земле.
Атмосферная вода находится в воздухе в виде водяного пара или взвешенных продуктов конденсации (капель, ледяных кристаллов).
Атмосферные примеси (аэрозоли) – жидкие и твердые частички, находящиеся преимущественно в нижних слоях атмосферы: пыль, вулканический пепел, сажа, кристаллики льда и морской соли и т. п. Количество атмосферных примесей в воздухе увеличивается во время сильных лесных пожаров, пыльных бурь, извержений вулканов. Подстилающая поверхность также влияет на количество и качество находящихся в воздухе атмосферных примесей. Так, над пустынями много пыли, над городами много мелких твердых частиц, сажи.
Наличие примесей в воздухе связано с содержанием в нем водяного пара, т. к. пыль, кристаллики льда и другие частички служат ядрами, вокруг которых конденсируется водяной пар. Как и углекислый газ, водяной пар атмосферы служит «утеплителем» Земли: он задерживает излучение с земной поверхности.
Масса атмосферы составляет одну миллионную долю массы земного шара.
Строение атмосферы. Атмосфера имеет слоистое строение. Слои атмосферы выделяются на основе изменения температуры воздуха с высотой и по другим физическим свойствам (таблица 1)
Таблица 1. Строение атмосферы и верхней границ Изменение температуры Сфера атмосферы Высота нижней в зависимости от высоты
Тропосфера – нижняя оболочка атмосферы, содержащая 80% воздуха и почти весь водяной пар. Толщина тропосферы неодинакова. У тропических широт – 16-18 км, в умеренных широтах – 10-12 км, а в полярных – 8-10 км. Везде в тропосфере температура воздуха понижается на 0,6 °С на каждые 100 м подъема (или 6 °С на 1 км). Для тропосферы характерны вертикальные (конвекция) и горизонтальные (ветер) перемещения воздуха. В тропосфере формируются все типы воздушных масс, возникают циклоны и антициклоны, образуются облака, осадки, туманы. Погода формируется в основном в тропосфере. Поэтому изучение тропосферы имеет особое значение. Нижний слой тропосферы, который называется приземным слоем , отличается большой запыленностью и содержанием летучих микроорганизмов.
Переходный слой от тропосферы к стратосфере называется тропопаузой . В нем резко увеличивается разреженность воздуха, температура его понижается до –60 °С над полюсами до –80 °С над тропиками. Более низкая температура воздуха над тропиками объясняется мощными восходящими токами воздуха и более высоким положением тропосферы.
Стратосфера – слой атмосферы между тропосферой и мезосферой. Газовый состав воздуха сходен с тропосферой, однако содержит гораздо меньше водяного пара и больше озона. На высоте от 25 до 35 км наблюдается наибольшая концентрация этого газа (озоновый экран). До высоты 25 км температура мало изменяется с высотой, а выше начинает расти. Температура изменяется в зависимости от широты и времени года. В стратосфере наблюдаются перламутровые облака, для нее характерны большие скорости ветра и струйные течения воздуха.
Для верхних слоев атмосферы характерны полярные сияния и магнитные бури. Экзосфера – внешняя сфера, из которой легкие атмосферные газы (например, водород, гелий) могут истекать в космическое пространство. Резкой верхней границы атмосфера не имеет и постепенно переходит в космическое пространство.
Наличие атмосферы имеет большое значение для Земли. Она препятствует чрезмерному нагреванию земной поверхности днем и охлаждению ночью; защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца. В плотных слоях атмосферы сгорает значительная часть метеоритов.
Взаимодействуя со всеми оболочками Земли, атмосфера участвует в перераспределении влаги и тепла на планете. Она является условием существования органической жизни.
Солнечная радиация и температура воздуха. Воздух нагревается и охлаждается от земной поверхности, которая, в свою очередь, нагревается Солнцем. Вся совокупность солнечного излучения называется солнечной радиацией . Основная часть солнечной радиации рассеивается в Мировом пространстве, на Землю поступает лишь одна двухмиллиардная часть солнечной радиации. Радиация бывает прямой и рассеянной. Солнечная радиация, которая доходит до поверхности Земли в виде прямых солнечных лучей, исходящих от солнечного диска в ясный день, называется прямой радиацией . Солнечная радиация, претерпевшая рассеяние в атмосфере и поступающая к поверхности Земли от всего небесного свода, называется рассеянной радиацией . Рассеянная солнечная радиация играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурную погоду, особенно в высоких широтах, единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы. Совокупность прямой и рассеянной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, называют суммарной радиацией .
Количество радиации зависит от продолжительности освещения поверхности солнечными лучами и угла их падения. Чем меньше угол падения солнечных лучей, тем меньше солнечной радиации получает поверхность и, следовательно, меньше нагревается воздух над ней.
Таким образом, количество солнечной радиации уменьшается при движении от экватора к полюсам, т. к. при этом уменьшается угол падения солнечных лучей и продолжительность освещения территории в зимнее время.
На количество солнечной радиации влияет также облачность и прозрачность атмосферы.
Наибольшая суммарная радиация существует в тропических пустынях. У полюсов в день солнцестояний (у Северного – 22 июня, у Южного – 22 декабря) при незаходящем Солнце суммарная солнечная радиация больше, чем на экваторе. Но из-за того, что белая поверхность снега и льда отражает до 90% солнечных лучей, количество тепла незначительное, и поверхность земли не нагревается.
Суммарная солнечная радиация, поступающая к поверхности Земли, частично отражается ею. Радиация, отраженная от поверхности земли, воды или облаков, на которую она падает, называется отраженной. Но все же большая часть радиации поглощается земной поверхностью и превращается в тепло.
Поскольку воздух нагревается от поверхности земли, то его температура зависит не только от факторов, перечисленных выше, но и от высоты над уровнем океана: чем выше расположена местность, тем температура ниже (понижается на 6 °С с каждым километром в тропосфере).
Влияет на температуру и распределение суши и воды, которые нагреваются неодинаково. Суша быстро нагревается и быстро остывает, вода нагревается медленно, но дольше сохраняет тепло. Таким образом, воздух над сушей днем теплее, чем над водой, а ночью холоднее. Это влияние сказывается не только в суточных, но и в сезонных особенностях изменения температуры воздуха. Так, на прибрежных территориях при других одинаковых условиях лето прохладнее, а зима теплее.
Вследствие нагревания и охлаждения поверхности Земли днем и ночью, в теплый и холодный сезоны температура воздуха меняется на протяжении суток и года. Наиболее высокие температуры приземного слоя наблюдаются в пустынных районах Земли – в Ливии около города Триполи +58 °С, в Долине Смерти (США), в Термезе (Туркмения) – до +55 °С. Самые низкие – во внутренних районах Антарктиды – до –89 °С. В 1983 г. на станции «Восток» в Антарктиде было зарегистрировано –83,6 °С – минимальная температура воздуха на планете.
Температура воздуха – широко употребляемая и хорошо изученная характеристика погоды.. Температуру воздуха измеряют 3-8 раз в сутки, определяя среднесуточную; по среднесуточным определяют среднемесячную, по среднемесячным – среднегодовую. На картах распределение температур изображают изотермами . Обычно используются показатели температур июля, января и годовые.
Атмосферное давление. Воздух, как и любое тело, имеет массу: 1 л воздуха на уровне моря имеет массу около 1,3 г. На каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера давит силой 1 кг. Это среднее давление воздуха над уровнем океана у широты 45° при температуре 0 °С отвечает весу ртутного столбика высотой 760 мм и сечением 1 см2 (или 1013 мб.). Это давление принимают за нормальное давление.
Атмосферное давление – сила, с которой атмосфера давит на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность. Давление определяется в каждой точке атмосферы массой вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице. С увеличением высоты атмосферное давление уменьшается, т. к. чем выше расположена точка, тем меньше над ней высота воздушного столба. С поднятием вверх воздух разрежается и его давление уменьшается. В высоких горах давление значительно меньше, чем на уровне моря. Эту закономерность используют при определении абсолютной высоты местности по величине давления.
Барическая ступень – расстояние по вертикали, на котором атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст. В нижних слоях тропосферы до высоты 1 км давление уменьшается на 1 мм рт. ст. на каждые 10 м высоты. Чем выше, тем давление понижается медленнее.
В горизонтальном направлении у земной поверхности давление изменяется неравномерно, в зависимости от времени.
Барический градиент – показатель, характеризующий изменение атмосферного давления над земной поверхностью на единицу расстояния и по горизонтали.
Величина давления, кроме высоты местности над уровнем моря, зависит от температуры воздуха. Давление теплого воздуха меньше, чем холодного, т. к. вследствие нагревания он расширяется, а при охлаждении – сжимается. С изменением температуры воздуха изменяется его давление.
Поскольку изменение температуры воздуха на земном шаре зонально, зональность характерна и для распределения атмосферного давления на земной поверхности. Вдоль экватора протягивается пояс пониженного давления, на 30-40° широтах к северу и югу – пояса повышенного давления, на 60-70° широтах давление снова пониженное, а в полярных широтах – области повышенного давления. Распределение поясов повышенного и пониженного давления связано с особенностями нагревания и движения воздуха у поверхности Земли. В экваториальных широтах воздух в течение всего года хорошо нагревается, поднимается вверх и растекается в сторону тропических широт. Подходя к 30-40° широтам, воздух охлаждается и опускается вниз, создавая пояс повышенного давления. В полярных широтах холодный воздух создает области повышенного давления. Холодный воздух постоянно опускается вниз, а на его место приходит воздух из умеренных широт. Отток воздуха в полярные широты – причина того, что в умеренных широтах создается пояс пониженного давления.
Пояса давления существуют постоянно. Они лишь несколько смещаются к северу или югу в зависимости от времени года («вслед за Солнцем»). Исключение составляет пояс пониженного давления Северного полушария. Он существует только летом. Причем над Азией формируется огромная область пониженного давления с центром в тропических широтах – Азиатский минимум. Его формирование объясняется тем, что над огромным массивом суши воздух сильно прогревается. Зимой же суша, которая занимает значительные площади в этих широтах, сильно выхолаживается, давление над ней увеличивается, и над материками формируются области повышенного давления – Азиатский (Сибирский) и Северо-Американский (Канадский) зимние максимумы атмосферного давления. Таким образом, зимой пояс пониженного давления в умеренных широтах Северного полушария «разрывается». Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления – Алеутского и Исландского минимумов.
Влияние распределения суши и воды на закономерности изменения атмосферного давления выражается также в том, что в течение всего года барические максимумы существуют только над океанами: Азорский (Северо-Атлантический), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский, Южно-Индийский.
Атмосферное давление непрерывно изменяется. Главная причина изменения давления – изменение температуры воздуха.
Давление атмосферы измеряется при помощи барометров . Барометр-анероид состоит из герметически замкнутой тонкостенной коробки, внутри которой воздух разрежен. При изменении давления стенки коробки вдавливаются или выпячиваются. Эти изменения передаются на стрелку, которая перемещается по шкале, градуированной в миллибарах или миллиметрах.
На картах распределение давления по Земле показывают изобарами . Чаще всего на картах указывают распределение изобар января и июля.
Распределение областей и поясов атмосферного давления существенно влияет на воздушные течения, погоду и климат.
Ветер – горизонтальное движение воздуха относительно земной поверхности. Он возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и его движение направлено от областей с более высоким давлением к областям, где давление ниже. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда он дует (северный ветер дует с севера на юг). Скорость ветра измеряется в метрах в секунду. С высотой направление и сила ветра изменяются из-за убывания силы трения, а также в связи с изменением барических градиентов. Итак, причина возникновения ветра – разница в давлении между различными территориями, а причина разности давления – разница в нагревании. На ветры действует отклоняющая сила вращения Земли. Ветры разнообразны по происхождению, характеру, значению. Основными ветрами являются бризы, муссоны, пассаты.
Бриз – местный ветер (морских побережий, больших озер, водохранилищ и рек), который меняет свое направление дважды в сутки: днем он дует со стороны водоема на сушу, а ночью – с суши на водоем. Бризы возникают оттого, что днем суша нагревается больше, чем вода, отчего более нагретый и легкий воздух над сушей поднимается вверх и на его место поступает более холодный воздух со стороны водоема. Ночью же над водоемом воздух теплее (т. к. медленнее остывает), поэтому он поднимается вверх, а на его место передвигаются массы воздуха с суши – более тяжелые, прохладные (рис. 12). Другими видами местных ветров являются фен, бора и др.
Пассаты – постоянные ветры в тропических областях Северного и Южного полушарий, дующие из поясов высокого давления (25-35° с. и ю. ш.) к экватору (в пояс пониженного давления). Под влиянием вращения Земли вокруг своей оси пассаты отклоняются от своего первоначального направления. В Северном полушарии они дуют с северо-востока на юго-запад, в Южном – с юго-востока на северо-запад. Пассаты характеризуются большой устойчивостью направления и скорости движения. Пассаты оказывают большое влияние на климат территорий, находящихся под их воздействием. Особенно это выражается в распределении осадков.
Муссоны – ветры, которые в зависимости от сезонов года меняют направление на противоположное или близкое к нему. В холодное время года дуют с материка на океан, а в теплое – с океана на материк.
Муссоны образуются вследствие разницы в давлении воздуха, возникающей от неравномерного нагревания суши и моря. Зимой воздух над сушей холоднее, над океаном – теплее. Следовательно, давление выше над материком, ниже – над океаном. Поэтому зимой воздух перемещается с материка (области более высокого давления) на океан (над которым давление ниже). В теплое время года – наоборот: муссоны дуют с океана на материк. Поэтому в областях распространения муссонов осадки выпадают, как правило, летом.
Вследствие вращения Земли вокруг своей оси муссоны отклоняются в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево от своего первоначального направления.
Муссоны являются важной составной частью общей циркуляции атмосферы. Различают внетропические и тропические (экваториальные) муссоны. В России внетропические муссоны действуют на территории Дальневосточного побережья. Тропические муссоны проявляются сильнее, они наиболее характерны для Южной и Юго-Восточной Азии, где в отдельные годы в течение влажного сезона выпадает несколько тысяч мм осадков. Их формирование объясняется тем, что экваториальный пояс низкого давления несколько смещается к северу или югу в зависимости от времени года («вслед за Солнцем»). В июле он располагается на 15-20° с. ш. Поэтому юго-восточный пассат Южного полушария, устремляясь к этому поясу пониженного давления, пересекает экватор. Под воздействием отклоняющей силы вращения Земли (вокруг своей оси) в Северном полушарии он изменяет свое направление и становится юго-западным. Это и есть летний экваториальный муссон, который выносит морские воздушные массы экваториального воздуха до широты 20-28°. Встречая на своем пути горы Гималаи, влажный воздух оставляет на их южных склонах значительное количество осадков. На станции Черапунджа в Северной Индии средняя годовая сумма осадков превышает 10 000 мм в год, а в отдельные годы и больше.
От поясов высокого давления ветры дуют и в направлении к полюсам, но, отклоняясь на восток, они меняют свое направление на западное. Поэтому в умеренных широтах преобладают западные ветры, хотя они и не настолько постоянны, как пассаты.
Преобладающими ветрами полярных областей являются северо-восточные ветры в Северном полушарии и юговосточные в Южном.
Циклоны и антициклоны. Вследствие неравномерного нагревания земной поверхности и отклоняющей силы вращения Земли образуются огромные (до нескольких тысяч километров в диаметре) атмосферные вихри – циклоны и антициклоны (рис. 13).
Циклон – восходящий вихрь в атмосфере с замкнутой областью пониженного давления, в которой ветры дуют от периферии к центру (в Северном полушарии против часовой стрелки, в Южном – по часовой). Средняя скорость движения циклона 35-50 км/ч, а иногда до 100 км/ч. В циклоне воздух поднимается вверх, что влияет на погоду. С возникновением циклона погода достаточно резко изменяется: усиливаются ветры, быстро конденсируются водяные пары, порождая мощную облачность, выпадают осадки.
Антициклон – нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой ветры дуют от центра к периферии (в Северном полушарии – по ходу часовой стрелки, в Южном – против). Скорость движения антициклонов 30-40 км/ч, но они могут долго задерживаться на одном месте, особенно на материках. В антициклоне воздух опускается вниз, становясь более сухим при прогревании, т. к. заключенные в нем пары удаляются от насыщения. Это, как правило, исключает образование облаков в центральной части антициклона. Поэтому при антициклоне погода ясная, солнечная, без осадков. Зимой – морозная, летом – жаркая.
Водяной пар в атмосфере. В атмосфере всегда имеется некоторое количество влаги в виде водяного пара, испарившегося с поверхности океанов, озер, рек, почвы и т. д. Испарение зависит от температуры воздуха, ветра (даже слабый ветер увеличивает испарение раза в 3, т. к. все время уносит насыщенный водяными парами воздух и приносит новые порции сухого), характера рельефа, растительного покрова, цвета почвы.
Различают испаряемость – количество воды, которое могло бы испариться при данных условиях в единицу времени, и испарение – действительно испарившееся количество воды.
В пустыне испаряемость велика, а испарение незначительно.
Насыщение воздуха . При каждой конкретной температуре воздух может принимать водяные пары до известного предела (до насыщения). Чем выше температура, тем большее количество воды может содержать воздух. Если охлаждать ненасыщенный воздух, он постепенно будет приближаться к точке насыщения. Температура, при которой данный ненасыщенный воздух переходит к насыщению, называется точкой росы. Если насыщенный воздух охлаждать дальше, то в нем начнется сгущение избыточных водяных паров. Влага начнет конденсироваться, образуются облака, затем выпадают осадки. Следовательно, для характеристики погоды необходимо знать относительную влажность воздуха – процентное соотношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при насыщении.
Абсолютная влажность – количество водяного пара в граммах, находящегося в данный момент в 1 м3 воздуха.
Атмосферные осадки и их образование. Атмосферные осадки – вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая с облаков. Облаками называются скопления взвешенных в атмосфере продуктов конденсации водяного пара – капелек воды или кристалликов льда. В зависимости от сочетания температуры и степени увлажнения образуются капельки или кристаллики разной формы и величины. Мелкие капельки плавают в воздухе, более крупные начинают падать в виде мороси (измороси) или мелкого дождя. При низких температурах образуются снежинки.
Схема образования осадков такова: воздух охлаждается (чаще при подъеме вверх), приближается к насыщению, водяные пары конденсируются, образуются осадки.
Измерение количества осадков происходит с помощью дождемера – металлического ведра цилиндрической формы высотой 40 см и площадью сечения 500 см2. Все измерения количества осадков суммируются за каждый месяц, и выводят месячное, а затем годовое количество осадков.
Количество осадков на территории зависит от:
1) температуры воздуха (влияет на испарение и влагоемкость воздуха);
2) морских течений (над поверхностью теплых течений воздух нагревается и насыщается влагой; когда он переносится в соседние, более холодные области, из него легко выделяются осадки. Над холодными течениями происходит противоположный процесс: испарение над ними небольшое; когда малонасыщенный влагой воздух поступает на более теплую подстилающую поверхность, он расширяется, насыщенность его влагой уменьшается, и осадки в нем не образуются);
3) циркуляции атмосферы (там, где воздух перемещается с моря на сушу, осадков больше);
4) высоты места и направления горных хребтов (горы принуждают насыщеные влагой воздушные массы подниматься вверх, где вследствие охлаждения происходит конденсация водяного пара и образование осадков; на наветренных склонах гор осадков больше).
Выпадение осадков неравномерно. Оно подчиняется закону зональности, т. е. изменяется от экватора к полюсам.
В тропических и умеренных широтах количество осадков значительно изменяется при движении от побережий в глубь материков, что зависит от многих факторов (циркуляции атмосферы, наличия океанических течений, рельефа и т. п.).
Выпадение осадков на большей территории земного шара происходит неравномерно в течение года. Возле экватора в течение года количество осадков изменятся незначительно, в субэкваторальных широтах выделяют сухой сезон (до 8 месяцев), связанный с действием тропических воздушных масс, и дождевой (до 4 месяцев) сезон, связанный с приходом экваториальных воздушных масс. При движении от экватора к тропикам продолжительность сухого сезона возрастает, а дождевого – уменьшается. В субтропических широтах преобладают зимние осадки (их приносят умеренные воздушные массы). В умеренных широтах осадки выпадают в течение всего года, но во внутренних частях материков большее количество осадков выпадает в теплое время года. В полярных широтах также преобладают летние осадки.
Погода – физическое состояние нижнего слоя атмосферы в определенной местности в данный момент или за определенный отрезок времени.
Характеристики погоды – температура и влажность воздуха, атмосферное давление, облачность и осадки, ветер.
Погода – чрезвычайно изменчивый элемент природных условий, подчиняющийся суточным и годовым ритмам. Суточный ритм обусловлен нагреванием земной поверхности солнечными лучами днем и ночным охлаждением. Годовой ритм определяется изменением угла падения солнечных лучей в течение года.
Погода имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека. Изучение погоды ведется на метеорологических станциях с помощью разнообразных приборов. По сведениям, полученным на метеостанциях, составляют синоптические карты. Синоптическая карта – карта погоды, на которую наносят условными знаками фронты атмосферы и данные о погоде на определенный момент (давление воздуха, температура, направление и скорость ветра, облачность, положение теплых и холодных фронтов, циклонов и антициклонов, характер осадков). Синоптические карты составляют несколько раз в сутки, сравнение их позволяет определить пути перемещения циклонов, антициклонов, атмосферных фронтов.
Атмосферный фронт – зона раздела различных по свойствам воздушных масс в тропосфере. Возникает при сближении и встрече масс холодного и теплого воздуха. Его ширина достигает нескольких десятков километров при высоте в сотни метров и протяжении иногда в тысячи километров при небольшом уклоне к поверхности Земли. Атмосферный фронт, проходя по определенной территории, резко изменяет погоду. Среди атмосферных фронтов различают теплый и холодный фронты (рис. 14)
Теплый фронт образуется при активном движении теплого воздуха в сторону холодного. Тогда теплый воздух натекает на отступающий клин холодного и поднимается по плоскости раздела. При подъеме он охлаждается. Это приводит к конденсации водяного пара, возникновению перистых и слоисто-дождевых облаков и выпадению осадков. С приходом теплого фронта атмосферное давление понижается, с ним, как правило, связано потепление и выпадение обложных, моросящих осадков.
Холодный фронт образуется при перемещении холодного воздуха в сторону теплого. Холодный воздух, как более тяжелый, подтекает под теплый и подталкивает его вверх. При этом возникают слоисто-кучевые дождевые облака, из которых выпадают осадки в виде ливней со шквалами и грозами. С прохождением холодного фронта связано похолодание, усиление ветра и увеличение прозрачности воздуха.
Большое значение имеют прогнозы погоды. Прогнозы погоды делают на разное время. Обычно погоду предсказывают на 24-48 ч. Составление долгосрочных прогнозов погоды связано с большими трудностями.
Климат – характерный для данной местности многолетний режим погоды. Климат влияет на формирование почвы, растительности, животного мира; определяет режим рек, озер, болот, оказывает влияние на жизнь морей и океанов, формирование рельефа.
Распределение климата на Земле зонально. На земном шаре выделяют несколько климатических поясов.
Климатические пояса – широтные полосы земной поверхности, которые обладают однородным режимом температур воздуха, обусловленным «нормами» прихода солнечной радиации и формированием однотипных воздушных масс с особенностями их сезонной циркуляции (таблица 2).
Воздушные массы – большие объемы воздуха тропосферы, обладающие более или менее одинаковыми свойствами (температура, влажность, запыленность и т. п.). Свойства воздушных масс определяются территорией или акваторией, над которой они формируются.
Характеристики зональных воздушных масс:
экваториальные – теплые и влажные;
тропические – теплые, сухие;
умеренные – менее теплые, более влажные, чем тропические, характерны сезонные различия
арктические и антарктические – холодные и сухие.
Таблица 2. Климатические пояса и действующие в них воздушные массы
Внутри главных (зональных) типов ВМ существуют подтипы – континентальные (формирующиеся над материком) и океанические (формирующиеся над океаном). Для воздушной массы характерно общее направление перемещения, но внутри этого объема воздуха могут быть разные ветры. Свойства воздушных масс изменяются. Так, морские умеренные воздушные массы, переносимые западными ветрами на территорию Евразии, при движении на восток постепенно прогреваются (или охлаждаются), теряют влагу и превращаются в континентальный умеренный воздух.
Климатообразующие факторы:
1) географическая широта места, т. к. от нее зависит угол наклона солнечных лучей, а значит количество тепла;
2) циркуляция атмосферы – преобладающие ветры приносят определенные воздушные массы;
3) океанические течения (см. об атмосферных осадках);
4) абсолютная высота места (с высотой температура понижается);
5) удаленность от океана – на побережьях, как правило, менее резкие перепады температур (дня и ночи, сезонов года); больше осадков;
6) рельеф (горные хребты могут задерживать воздушные массы: если влажная воздушная масса встречает на своем пути горы, она поднимается, охлаждается, влага конденсируется и выпадают осадки).
Климатические пояса меняются от экватора к полюсам, т. к. изменяется угол падения солнечных лучей. Это в свою очередь определяет закон зональности, т. е. изменение компонентов природы от экватора к полюсам. Внутри климатических поясов выделяют климатические области – часть климатического пояса, обладающая определенным типом климата. Климатические области возникают вследствие влияния действия различных климатообразующих факторов (особенностей циркуляции атмосферы, влияния океанических течений и т. п.). Например, в умеренном климатическом поясе Северного полушария выделяют области континентального, умеренно континентального, морского и муссонного климатов.
Общая циркуляция атмосферы – система воздушных течений на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие. Воздух перемещается из областей высокого давления в области низкого. Области высокого и низкого давления формируются в результате неравномерного нагревания земной поверхности.
Под влиянием вращения Земли потоки воздуха отклоняются в Северном полушарии вправо, в Южном – влево.
В экваториальных широтах благодаря высоким температурам постоянно существует пояс низкого давления со слабыми ветрами. Нагретый воздух поднимается вверх и растекается на высоте к северу и югу. При высоких температурах и восходящем движении воздуха, при большой влажности образуется большая облачность. Здесь выпадает большое количество осадков.
Примерно между 25 и 30° с. и ю. ш. воздух опускается к поверхности Земли, где вследствие этого формируются пояса высокого давления. Около Земли этот воздух направляется в сторону экватора (где низкое давление), отклоняясь в Северном полушарии вправо, в Южном – влево. Так образуются пассаты. В центральной части поясов высокого давления зона затишья: ветры слабые. Благодаря нисходящим токам воздуха происходит иссушение и прогревание воздуха. Жаркие и сухие районы Земли расположены в этих поясах.
В умеренных широтах с центрами около 60° с. и ю. ш. давление низкое. Воздух поднимается вверх и устремляется затем в полярные районы. В умеренных широтах преобладает западный перенос воздуха (действует отклоняющая сила вращения Земли).
Полярные широты отличаются низкими температурами воздуха и высоким давлением. Пришедший из умеренных широт воздух опускается к Земле и снова направляется в умеренные широты с северо-восточными (в Северном полушарии) и юго-восточными (в Южном полушарии) ветрами. Осадков мало (рис. 15).
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
Геоид — истинная форма Земли. Годовое движение Земли вокруг Солнца происходит по орбите. Земная ось постоянно наклонена к плоскости земной орбиты под углом 66,5°. Вследствие этого наклона каждая точка Земли встречает солнечные лучи под углами, которые изменяются в течение года, поэтому происходит смена времен года, а также продолжительность дня и ночи в различных уголках планеты неодинакова.
День зимнего солнцестояния (22 декабря) , в этот день Солнце в зените над Южным тропиком. В это время к северу от Северного полярного круга наблюдается полярная ночь, а к югу от Южного полярного круга — полярный день.
День летнего солнцестояния (22 июня) , в этот день Солнце в зените над Северным тропиком. В южном полушарии в это время самый короткий день, к северу от Северного полярного круга наблюдается полярный день, а к югу от Южного полярного круга — полярная ночь.
Дни равноденствия (21 марта — весеннее, 23 сентября — осеннее) , в эти дни Солнце находится в зените над экватором, продолжительность дня и ночи одинакова.
Земля — это планета Солнечной системы, имеет естественный спутник — Луну.
Полярные круги (Северный полярный круг и Южный полярный круг) — параллели соответственно северной и южной широты — 66,5°.
Суточное вращение Земли происходит вокруг воображаемой оси, против часовой стрелки. Его следствием является сжатие Земли у полюсов, а также отклонение направления движения ветров, морских течений и т. д.
Тропики — (Северный и Южный) — параллели соответственно северной и южной широты 23,5°. На всех широтах между тропиками Солнце бывает в зените два раза в год. На самих тропиках по одному разу — в день летнего (22 июня) и зимнего (22 декабря) солнцестояния соответственно. Северный тропик — тропик Рака. Южный тропик — тропик Козерога.
Общие сведения о Земле
Литосфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Вулканы — геологические образования, имеющие конусообразную или куполовидную форму. Вулканы, об извержении которых имеются исторические данные, называются действующими , те, о которых нет сведений, — потухшими.
Геохронология — обозначение времени и последовательности образования горных пород. Если залегание горных пород не нарушено, то каждый слой моложе того, на котором он залегает. Верхний слой образовался позднее всех лежащих ниже. Древнейший интервал геологического времени, включающий архей и протерозой, называется докембрием . Он охватывает почти 90 % всей геологической истории Земли.
В геологической истории Земли выделяется несколько эпох интенсивного горообразования (складчатости) — байкальская, каледонская, герцинская, мезозойская, кайнозойская.
Горы — участки земной поверхности с большими резкими колебаниями высот. По абсолютной высоте различают высокие горы (выше 2000 м), средние (от 1000 до 2000 м), низкие (до 1000 м).
Земная кора (ЗК) — верхняя твёрдая слоистая оболочка Земли, неоднородная и сложноустроенная, её мощность составляет от 30 км (под равнинами) до 90 км (под высокими горами). Выделяют два вида земной коры — океаническую и континентальную (материковую) . Континентальная земная кора имеет три слоя: верхний — осадочный (самый молодой), средний — «гранитный» и нижний — «базальтовый» (самый древний). Её мощность достигает 70 км под горными системами. Океаническая кора имеет мощность 5-10 км, состоит из «базальтового» и осадочного слоев, она более тяжёлая, чем континентальная.
Литосфера — каменная оболочка Земли, которая включает земную кору и верхнюю часть мантии и состоит из крупных блоков — литосферных плит . Литосферные плиты могут нести на себе материки и океаны, но их границы не совпадают. Литосферные плиты медленно перемещаются, вдоль разломов образуются срединно-океанические хребты, в осевой части которых находятся рифты.
Минералы — сочетания различных химических элементов, которые образуют однородные по физическим свойствам природные тела. Из минералов состоят горные породы, которые различаются по происхождению.
Нагорья — обширные горные территории, характеризующиеся сочетанием горных хребтов и выровненных участков, высоко расположенных над уровнем моря.
Остров — небольшой (по сравнению с материком) участок суши, окруженный со всех сторон водой. Архипелаг — группа островов. По происхождению острова бывают континентальные (находящиеся на шельфе), вулканические и коралловые (атоллы). Самые крупные острова — материковые . Коралловые острова расположены в тропической зоне, т. к. для жизнедеятельности кораллов необходима тёплая солёная вода.
Платформа — обширный, малоподвижный и наиболее устойчивый участок земной коры, в рельефе они обычно выражены равнинами. Материковые платформы имеют двухъярусное строение: фундамент и осадочный чехол. Участки выхода кристаллического фундамента на поверхность называют щитами . Различают древние (докембрийский фундамент) и молодые (палеозойский или мезозойский фундамент) платформы.
Полуостров — участок суши, вдающийся в море.
Равнина — обширный участок земной поверхности с малыми колебаниями высот и незначительными уклонами, приуроченные к устойчивым тектоническим структурам. По абсолютной высоте среди равнин различают низменности (до 200 м над уровнем океана), возвышенности (от 200 до 500 м), плоскогорья и плато (свыше 500 м). По характеру рельефа различают плоские и холмистые равнины.
Рельеф дна Мирового океана — формы рельефа поверхности дна океана, развитые в пределах различных типов земной коры. Первая зона — подводная окраина материков (представлена материковым типом ЗК) — состоит из шельфа (до 200 м), относительно крутого материкового склона (до 2500 м), переходящего в континентальное подножие. Вторая зона — переходная (на стыке материковой и океанической ЗК) — состоит из окраинных морей, вулканических островов и глубоководных желобов. Третья — ложе океана с ЗК океанического типа. Четвёртая зона выделяется в центральных частях океана — это срединно-океанические хребты.
Рельеф — это совокупность форм земной поверхности, различных по очертаниям, происхождению, возрасту и истории развития. Он формируется под влиянием внутренних и внешних факторов.
Сейсмические пояса — места столкновения литосферных плит. В процессе их столкновения более тяжёлые (с океанической земной корой) опускаются под менее тяжёлые (с материковой земной корой). В местах изгиба уходящей вниз плиты образуются глубоководные желоба , а на краю происходит горообразование (на материках появляются горы, а в океанах — острова). Горообразование происходит и в местах столкновения плит с одинаковой материковой земной корой.
Экзогенные процессы (внешние) — геологические процессы, происходящие на поверхности и в верхних частях земной коры под воздействием солнечной энергии и силы тяжести.
Эндогенные процессы (внутренние) — геологические процессы, происходящие в недрах земли и обусловленные её внутренней энергией. Проявляются в виде тектонических движений, сейсмических процессов (землетрясений), вулканизма.
Геохронологическая шкала
| Эры и их индексы, млн лет | Периоды и их индексы, млн лет | Складчатость | Основные этапы развития жизни |
| Кайнозойская KZ, ок. 70 | Четвертичный (антропогеновый) Q, ок. 2 Неогеновый N, 25 Палеогеновый Р, 41 |
Кайнозойская (альпийская) | Господство покрытосеменных. Появление человека. Расцвет фауны млекопитающих. Существование природных зон, близких к современным. |
| Мезозойская MZ, 165 | Меловой К, 70 Юрский J, 50 Триасовый Т, 45 |
Мезозойская (киммерийская) | Расцвет голосеменных и гигантских рептилий. Появление лиственных древесных пород, птиц и млекопитающих. |
| Палеозойская PZ, 340 | Пермский Р, 45 Каменноугольный С, 65 Девонский D, 55 Силурийский S, 35 Ордовикский О, 60 Кембрийский С, 70 |
Позднепалеозойская (герцинская) Раннепалеозойская (каледонская) Байкальская |
Расцвет споровых растений. Время рыб и земноводных. Появление на Земле животных и растений. |
| Протерозой PR, 2000 | Общепринятых подразделений нет | Докембрийские эпохи складчатости | Зарождение жизни в воде. Время бактерий и водорослей. |
Формы рельефа, созданные под влиянием экзогенных процессов
Гидросфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Бассейн реки — территория, с которой река со своими притоками собирает воду.
Болото — избыточно увлажнённый участок суши с влаголюбивой растительностью и слоем торфа не менее 0,3 м. Вода в болотах находится в связанном состоянии. Существует два основных типа болот — верховые (в которые влага поступает только из атмосферных осадков, пересыхают при их отсутствии) и низинные (питаются грунтовыми или речными водами, относительно богаты солями). Главная причина образования болот — избыточное увлажнение в сочетании с высоким уровнем грунтовых вод из-за близкого залегания к поверхности водоупорных пород и равнинного рельефа.
Водораздел — линия раздела бассейнов двух рек или океанов, проходящая обычно по возвышенным территориям.
Воды суши — часть гидросферы, к ним относятся подземные воды, реки, озёра, болота, ледники.
Волнения — это преимущественно колебательные движения воды, имеющие разную природу (ветровую, приливную, сейсмическую). Общим для всех видов волн является колебательное движение частиц воды, при котором масса воды перемещается вокруг одной точки.
Гейзеры — источники, периодически выбрасывающие фонтаны воды и пара, которые являются проявлением поздних стадий вулканизма. Известны в Исландии, США, Новой Зеландии, на Камчатке.
Гидросфера — водная оболочка Земли. Общий объем вод гидросферы составляет 1,4 млрд км 3 , их них 96,5 % приходится на Мировой океан, 1,7 % — на подземные воды, около 1,8 % — на ледники, менее 0,01 % — на поверхностные воды суши (реки, озёра, болота).
Дельта — низменная равнина в низовьях реки, сложенная наноса- ми, принесенными рекой, и прорезанная сетью протоков.
Залив — часть океана, моря или озера, врезающаяся в сушу и имеющая свободный водообмен с основной частью водоёма. Небольшой залив, хорошо защищенный от ветра, называют бухтой . Залив, отделенный от моря песчаной косой, в которой есть узкий пролив (часто образуется в устье реки) — лиманом . На севере России залив, глубоко вдающийся в сушу, в который впадает река, называют губой. Глубокие, длинные заливы с извилистыми берегами — это фьорды .
Из сточных озер вытекает одна или несколько рек (Байкал, Онтарио, Виктория). Озера, не имеющие стока, — бессточные (Каспийское, Мёртвое, Чад). Бессточные озера часто бывают солёными (содержание солей выше 1 ‰). В зависимости от степени солёности озера бывают пресные и солёные.
Исток — место, где берет начало река (например: родник, озеро, болото, ледник в горах).
Ледники — естественные подвижные скопления льда, образовавшиеся из атмосферных осадков выше снеговой линии (уровень, выше которого снег не тает). Высота снеговой линии определяется температурой, которая связана с широтой местности и степенью континентальности её климата, количеством твёрдых атмосферных осадков. Ледник имеет область питания (т. е. накопления льда) и область таяния льда. Лёд в леднике под действием силы тяжести движется от области питания к области таяния со скоростью несколько десятков метров в год.Общая площадь ледников — 11 % от поверхности суши с объемом 30 млн км 3 . Если бы все ледники растаяли, уровень Мирового океана поднялся бы на 66 м.
Межень — период низкого уровня воды в реке.
Мировой океан — главная часть гидросферы, на которую приходится 71 % площади земного шара (в Северном полушарии — 61 %, в Южном — 81 %). Мировой океан условно делится на четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Некоторые исследователи выделяют пятый — Южный океан. В него включают воды Южного полушария между Антарктидой и южными оконечностями материков Южной Америки, Африки и Австралии.
Многолетняя (вечная) мерзлота — горные породы в верхней части земной коры, остающиеся постоянно промерзшими или оттаивающие только летом. Возникновение многолетней мерзлоты происходит в условиях очень низких температур и малой высоты снежного покрова. Мощность мерзлотного слоя может достигать 600 м. Площадь многолетней мерзлоты в мире составляет 35 млн км 2 , в том числе в России — 10 млн км 2 .
Море — часть океана, более или менее отделённая островами, полуостровами или подводными возвышенностями, отличающаяся особым гидрологическим режимом. Моря бывают внутренние — глубоко вдающиеся вглубь материка (Средиземное, Балтийское) и окраинные — примыкающие к материку и слабо обособленные от океана (Охотское, Берингово).
Озеро — водоём замедленного водообмена, размещенный в замкнутом природном углублении (котловине) поверхности суши. По происхождению озёрные котловины делятся на тектонические, вулканические, плотинные, ледниковые, карстовые, пойменные (старицы), лиманные. По водному режиму различают сточные и бессточные .
Паводок — кратковременный, нерегулярный подъем уровня воды.
Подземные воды — воды, содержащиеся в верхней (12-16 км) толще земной коры в жидком, твёрдом и газообразном состоянии. Возможность нахождения вод в земной коре обуславливается пористостью горных пород. Водопроницаемые породы (гравий, галечник, пески) хорошо пропускают воду. Водоупорные породы — тонкозернистые, слабо или совсем не пропускают воду (глины, граниты, базальты). По условиям залегания подземные воды подразделяются на почвенные (вода в связанном состоянии в почве), грунтовые воды (первый от поверхности постоянный водоносный горизонт, залегающий на первом водонепроницаемом горизонте), межпластовые воды (заключенные между водонепроницаемыми горизонтами), в том числе артезианские (напорные межпластовые).
Пойма — часть речной долины, затопляемая в период половодья и паводков. Над поймой обычно поднимаются склоны долины, часто ступенчатой формы — террасы.
Половодье — ежегодно повторяющийся период высокого уровня воды в реке, вызванный основным источником питания. Виды питания рек: дождевое, снеговое, ледниковое, подземное.
Пролив — относительно узкое водное пространство, которое разделяет два участка суши и соединяет смежные водные бассейны или их части. Самый глубокий и широкий пролив — Дрейка, самый длинный — Мозамбикский.
Режим реки — регулярные изменения состояния реки, обусловленные физико-географическими свойствами её бассейна и климатическими особенностями.
Река — постоянный водный поток, текущий в разработанном им же углублении — русле.
Речная долина — понижение в рельефе, на дне которого течёт река.
Речная система — река со своими притоками. Название речной системы дается по главной реке. Самые крупные речные системы мира — Амазонка, Конго, Миссисипи и Миссури, Обь с Иртышем.
Солёность морской воды — количество солей в граммах, растворённых в 1 кг (л) морской воды. Средняя солёность воды в океане — 35 ‰, максимальная — до 42 ‰ — в Красном море.
Температура воды в океане зависит от количества солнечного тепла, поступающего на его поверхность. Среднегодовая температура поверхностных вод составляет 17,5°, на глубине 3000-4000 м она обычно держится в пределах от +2° до 0 °C.
Течения — поступательные движения водных масс в океане, возникающие под действием различных сил. Течения также можно классифицировать по температуре (тёплые, холодные и нейтральные), по времени существования (кратковременные, периодические и постоянные), в зависимости от глубины (поверхностные, глубинные и придонные).
Устье — место впадения реки в море, озеро или другую реку.
Эстуарий — воронкообразное затопляемое устье реки, расширяющееся в сторону моря. Образуется у рек, впадающих в моря, где сильно воздействие движений океанских вод (приливов, волн, течений) на устье реки.
Типы озёр
Атмосфера
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Абсолютная влажност ь — количество водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха.
Антициклон — нисходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью повышенного давления, в которой ветры дуют от центра к периферии по часовой стрелке в Северном полушарии.
Атмосфера — воздушная (газовая) оболочка Земли, окружающая земной шар и связанная с ним силой тяжести, принимающая участие в суточном и годовом движении Земли).
Атмосферные осадки — вода в жидком и твёрдом состоянии, выпадающая из облаков (дождь, снег, морось, град и т. д.), а также выделяющаяся из воздуха (роса, иней, изморозь и т. д.) на земную поверхность и предметы. Количество осадков на территории зависит от:
- температуры воздуха (влияет на испарение и влагоёмкость воздуха);
- морских течений (над поверхностью тёплых течений воздух нагревается, насыщается влагой, поднимается вверх — из него легко выделяются осадки. Над холодными течениями происходит противоположный процесс — осадки не образуются);
- циркуляции атмосферы (там, где воздух перемещается с моря на сушу, — осадков больше);
- высоты места и направления горных хребтов (горы препятствуют прохождению влажных воздушных масс, поэтому на наветренных склонах гор выпадает большое количество осадков);
- широты местности (для экваториальных широт характерно большое количество осадков, для тропических и полярных — небольшое);
- степени континентальности территории (уменьшается при движении от побережья вглубь материка).
Атмосферный фрон т — зона раздела различных по свойствам воздушных масс в тропосфере.
Ветер — движение масс воздуха в горизонтальном направлении из областей повышенного давления в области пониженного давления. Ветер характеризуется скоростью (км/час) и направлением (его направление определяется стороной горизонта, откуда он дует, т. е. северный ветер дует с севера на юг).
Воздух — смесь газов, составляющих земную атмосферу. По химическому составу воздух атмосферы состоит из азота (78 %), кислорода (21 %), инертных газов (около 1 %), углекислого газа (0,03 %). В верхних слоях атмосферы преобладают водород и гелий. Процентное соотношение количества газов практически постоянно, однако сжигание нефти, газа, угля, уничтожение лесов приводит к увеличению углекислого газа в атмосфере.
Воздушные массы — большие объемы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами (температурой, влажностью, прозрачностью и т. д.) и движущиеся как одно целое. Свойства воздушных масс определяются территорией или акваторией, над которой они формируются. В связи с различиями по влажности выделяют два подтипа — континентальный (материковый) и океанический (морской). По температуре выделяют четыре главных (зональных) типа воздушных масс: экваториальный, тропический, умеренный, арктический (антарктический).
Давление атмосферы — это давление, оказываемое воздухом на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы. Нормальное атмосферное давление на уровне океана — 760 мм рт. ст., с высотой значение нормального давления уменьшается. Давление тёплого воздуха меньше, чем холодного, так как при нагревании воздух расширяется, а при охлаждении — сжимается. Общее распределение давления на Земле имеет зональный характер, нагревание и охлаждение воздуха от поверхности Земли сопровождается его перераспределением и изменением давления.
Изобары — линии на карте, соединяющие точки с одинаковыми показателями атмосферного давления.
Изотермы — линии на карте, соединяющие точки с одинаковыми температурами.
Испарение (мм) — поступление в атмосферу водяного пара с поверхности воды, снега, льда, растительности, почвы и т. д.
Испаряемость (мм) — максимальное количество влаги, которое может испариться в данном месте при определённых условиях погоды (количества солнечного тепла, температуры).
Климат — многолетний режим погоды, характерный для данной местности. Распределение климата на Земле зонально, выделяют несколько климатических поясов — наиболее крупных подразделений земной поверхности по климатическим условиям, имеющих характер широтных поясов. Их выделяют по особенностям режима температуры и осадков. Выделяют основные и переходные климатические пояса. Важнейшими климатическими факторами являются:
- географическая широта местности;
- циркуляция атмосферы;
- океанические течения;
- абсолютная высота местности;
- удалённость от океана;
- характер подстилающей поверхности.
Коэффициент увлажнения — это отношение количества осадков к испаряемости. Если коэффициент увлажнения больше 1, то увлажнение избыточное, около 1 — нормальное, меньше 1 — недостаточное. Увлажнение, как и осадки, на земной поверхности распределяется зонально. Зоны тундр, лесов умеренных и экваториальных широт имеют избыточное увлажнение, в полупустынях и пустынях — недостаточное.
Относительная влажность — отношение (в процентах) фактического содержания водяного пара в 1 м 3 воздуха к возможному при данной температуре.
Парниковый эффект — свойство атмосферы пропускать к земной поверхности солнечную радиацию, но задерживать тепловое излучение Земли.
Прямая радиация — радиация, доходящая до поверхности Земли в виде пучка параллельных лучей, исходящих от Солнца. Её интенсивность зависит от высоты Солнца и прозрачности атмосферы.
Рассеянная радиация — радиация, рассеявшаяся в атмосфере и идущая к поверхности Земли от всего небесного свода. Она играет существенную роль в энергетическом балансе Земли, являясь в пасмурные периоды, особенно в полярных широтах, единственным источником энергии в приземлённых слоях атмосферы.
Солнечная радиация — вся совокупность солнечного излучения; измеряется в тепловых единицах (число калорий за определенное время на единицу площади). Количество радиации зависит от продолжительности дня в разные времена года и угла падения солнечных лучей: чем меньше угол, тем меньше солнечной радиации получает поверхность, а значит, меньше нагревается воздух над ней. Суммарная солнечная радиация — сумма прямой и рассеянной радиации. Количество суммарной солнечной радиации увеличивается от полюсов (60 ккал/см 3 в год) к экватору (200 ккал/см 3 в год), причем её наибольшие показатели наблюдаются в тропических пустынях, т. к. на количество солнечной радиации влияют облачность и прозрачность атмосферы, цвет подстилающей поверхности (например, белый снег отражает до 90 % солнечных лучей).
Циклон — восходящий атмосферный вихрь с замкнутой областью пониженного давления, в которой ветры дуют от периферии к центру против часовой стрелки в Северном полушарии.
Циркуляция атмосферы — система воздушных течений на земном шаре, которая способствует переносу тепла и влаги из одних районов в другие.
Краткая характеристика слоёв атмосферы
| Слой атмосферы | Краткая характеристика |
| Тропосфера |
|
| Стратосфера |
|
| Мезосфера |
|
| Термосфера |
|
| Ионосфера |
|
Пояса атмосферного давления
Виды ветров
| Ветры | Районы распространения | Направление |
| Пассаты | Тропики (дуют от 30 широт к экватору) | С-В (Северное полушарие), Ю-В (Южное полушарие) |
| Ветры западного переноса | Умеренные широты (от 30 широт к 60) | З, С-З |
| Муссоны | Восточные побережья Евразии и Северной Америки | Летом — с океана на материк, зимой — с материка на океан |
| Стоковые ветры | Антарктида | От центра материка к периферии |
| Бриз | Морские побережья | Днём — с моря на сушу, ночью — с суши на море |
| Фён | Горные системы, особенно Альпы, Памир, Кавказ | С гор в долины |
Сравнительная характеристика циклона и антициклона
| Признаки | Циклон | Антициклон |
| Условия возникновения | При вторжении тёплого воздуха в холодный | При вторжении холодного воздуха в тёплый |
| Давление в центральной части | Низкое (пониженное) | Высокое (повышенное) |
| Движение воздуха | Восходящее, от периферии к центру, против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке — в Южном | Нисходящее, от центра к периферии, по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки — в Южном |
| Характер погоды | Неустойчивая, ветреная, с осадками | Ясная, без осадков |
| Влияние на погоду | Уменьшает жару летом и холод зимой, ненастная и ветреная погода | Усиливает жару летом и холод зимой, ясная погода и штиль |
Сравнительная характеристика атмосферных фронтов
Биосфера и природные комплексы Земли
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Биосфера — это совокупность всех живых организмов на Земле. Целостное учение о биосфере разработал русский ученый В. И. Вернадский. К основным элементам биосферы относятся: растительность (флора), животный мир (фауна) и почвы. Эндемики — растения или животные, которые встречаются на одном материке. В настоящее время в биосфере по видовому составу преобладают почти втрое животные над растениями, однако биомасса растений в 1000 раз превышает биомассу животных. В океане же биомасса фауны превышает объем биомассы флоры. Биомасса суши в целом в 200 раз превышает биомассу океанов.
Биоценоз — сообщество взаимосвязанных живых организмов, населяющих участок земной поверхности с однородными условиями.
Высотная поясность — закономерная смена ландшафтов в горах, обусловленная высотой над уровнем моря. Высотные пояса соответствуют природным зонам на равнине, за исключением пояса альпийских и субальпийских лугов, находящегося между поясами хвойных лесов и тундры. Смена природных зон в горах происходит так, как если бы мы двигались по равнине от экватора к полюсам. Природная зона у основания горы соответствует широтной природной зоне, в которой находится горная система. Количество высотных поясов в горах зависит от высоты горной системы и её географического положения. Чем ближе к экватору расположена горная система и выше высота, тем больше высотных зон и типов ландшафтов будет представлено.
Географическая оболочка — особая оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера, или живое вещество. Развитие географической оболочки имеет свои закономерности:
- целостность — единство оболочки за счет тесной взаимосвязи слагающих ее компонентов; проявляется в том, что изменение одного компонента природы неизбежно вызывает изменение всех остальных;
- цикличность (ритмичность) — повторяемость во времени сходных явлений, существуют ритмы разной продолжительности (9-суточный, годовой, периоды горообразования и т. д.);
- круговороты вещества и энергии — заключается в непрерывном движении и превращении всех компонентов оболочки из одного состояния в другое, что обуславливает непрерывное развитие географической оболочки;
- зональность и высотная поясность — закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов от экватора к полюсам, от подножия к вершинам гор.
Заповедник — особо охраняемый законом природный участок, целиком исключенный из хозяйственной деятельности для охраны и изучения типичных или уникальных природных комплексов.
Ландшафт — территория с закономерным сочетанием рельефа, климата, вод суши, почв, биоценозов, находящихся во взаимодействии и образующих неразрывную систему.
Национальный парк — обширная территория, на которой сочетается охрана живописных ландшафтов с интенсивным использованием их в туристических целях.
Почва — верхний тонкий слой земной коры, населённый организмами, содержащий органическое вещество и обладающий плодородием — способностью обеспечивать растения необходимыми им питательными веществами и влагой. Образование того или иного типа почв зависит от многих факторов. Поступление в почву органического вещества и влаги определяет содержание гумуса, обеспечивающего плодородие почвы. Наибольшее количество гумуса содержится в чернозёмах. В зависимости от механического состава (соотношения различных по величине минеральных частиц песка и глины) почвы подразделяются на глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные.
Природная зона — территория с близкими значениями температур и увлажнения, закономерно простирающиеся в широтном направлении (на равнинах) по поверхности Земли. На материках некоторые природные зоны имеют специальные названия, так, зона степей в Южной Америке называется пампой, а в Северной Америке — прерии. Зона влажных экваториальных лесов в Южной Америке — сельва, зона саванн, занимающая Оринокскую низменность — льянос, Бразильское и Гвианское плоскогорье — кампос.
Природный комплекс — участок земной поверхности с однородными природными условиями, которые обусловлены особенностями происхождения и исторического развития, географическим положением, действующими в его пределах современными процессами. В природном комплексе все компоненты взаимосвязаны между собой. Природные комплексы различаются по размерам: географическая оболочка, материк, океан, природная зона, овраг, озеро ; их формирование происходит в течение длительного времени.
Природные зоны мира
| Природная зона | Тип климата | Растительность | Животный мир | Почвы |
| Арктические (антарктические) пустыни | Арктический (антарктический) морской и континентальный | Мхи, лишайники, водоросли. Большая часть занята ледниками | Белый медведь, пингвин (в Антарктике), чайки, кайры и др. | Арктических пустынь |
| Тундра | Субарктический | Кустарнички, мхи, лишайники | Северный олень, лемминг, песец, волк и др. | |
| Лесотундра | Субарктический | Берёза, ель, лиственница, кустарнички, осоки | Лось, бурый медведь, белка, заяц-беляк, животные тундры и др. | Тундрово-глеевые, оподзоленные |
| Тайга | Сосна, пихта, ель, лиственница, берёза, осина | Лось, бурый медведь, рысь, соболь, бурундук, белка, заяц-беляк и др. | Подзолистые, мерзлотно-таёжные | |
| Смешанные леса | Умеренно континентальный, континентальный | Ель, сосна, дуб, клён, липа, осина | Лось, белка, бобр, норка, куница и др. | Дерново-подзолистые |
| Широколиственные леса | Умеренно континентальный, муссонный | Дуб, бук, граб, вяз, клён, липа; на Дальнем Востоке - пробковый дуб, бархатное дерево | Косуля, куница, олень и др. | Серые и бурые лесные |
| Лесостепь | Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный | Сосна, лиственница, берёза, осина, дуб, липа, клён с участками разнотравных степей | Волк, лиса, заяц, грызуны | Серые лесные, оподзоленные чернозёмы |
| Степь | Умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный, субтропический континентальный | Ковыль, типчак, тонконог, разнотравье | Суслики, сурки, полёвки, корсак, степной волк и др. | Типичные чернозёмы, каштановые, черноземовидные |
| Полупустыни и пустыни умеренного пояса | Континентальный, резко континентальный | Полыни, злаки, полукустарники, ковыли и др. | Грызуны, сайгак, джейран, корсак | Светло-каштановые, солонцы, серо-бурые |
| Средиземноморские вечнозелёные леса и кустарники | Средиземноморский субтропический | Пробковый дуб, маслина, лавр, кипарис и т.д. | Кролик, горные козлы, бараны | Коричневые |
| Влажные субтропические леса | Субтропический муссонный | Лавр, камелии, бамбук, дуб, бук, граб, кипарис | Гималайский медведь, панда, леопард, макаки, гиббоны | Краснозёмы, желтозёмы |
| Тропические пустыни | Тропический континентальный | Солянки, полыни, акации, суккуленты | Антилопа, верблюд, пресмыкающиеся | Песчаные, серозёмы, серобурые |
| Саванны | Баобаб, зонтичные акации, мимозы, пальмы, молочай, алоэ | Антилопа, зебра, буйвол, носорог, жираф, слон, крокодил, бегемот, лев | Красно-бурые | |
| Муссонные леса | Субэкваториальный, тропический | Тик, эвкалипт, вечнозелёные виды | Слон, буйвол, обезьяны и др. | Краснозёмы, желтозёмы |
| Влажные экваториальные леса | Экваториальный | Пальмы, гевеи, бобовые, лианы, банан | Окапи, тапир, обезьяны, лесная свинья, леопард, карликовый бегемот | Красно-жёлтые ферралитные |
Эндемики материков
| Материк | Растения | Животные |
| Африка | Баобаб, эбеновое дерево, вельвичия | Птица-секретарь, полосатая зебра, жираф, муха цеце, окапи, птица марабу |
| Австралия | Эвкалипт (500 видов), бутылочное дерево, казуарины | Ехидна, утконос, кенгуру, вомбат, коала, сумчатый крот, сумчатый дьявол, лирохвост, динго |
| Антарктида | — | Пингвин Адели |
| Северная Америка | Секвойя | Скунс, бизон, койот, медведь гризли |
| Южная Америка | Гевея, дерево какао, хинное дерево, сейба | Броненосец, муравьед, ленивец, анаконда, кондор, колибри, шиншилла, лама, тапир |
| Евразия | Мирт, женьшень, лимонник, гинкго | Зубр, орангутанг, уссурийский тигр, панда |
Самые большие пустыни мира
Особенности природы материков и океанов
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Материк — крупный массив суши, окружённый водами Мирового океана. По геологическому происхождению различают шесть материков (Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида, Австралия). Их общая площадь составляет 149 млн км 2 , или 29 % земной поверхности.
Океаны — крупные части Мирового океана, обособленные друг от друга материками и обладающие определённым единством.
Часть света — исторически сложившееся деление суши. В настоящее время сохранились исторические названия шести частей света: Европа, Азия, Африка, Америка (первоначально Вест-Индия), Австралия с Океанией, Антарктида. К Старому Свету относят Европу, Азию, Африку. Новый Свет — результат Великих географических открытий — Америка, Австралия, Антарктида.
Общие сведения о материках
| Материк | Площадь, млн км. 2 | Высота, м | Крайние точки | Уникальные географические объекты и явления | ||
| без островов | с островами | максимальная | минимальная | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Австралия и Океания | 7,63 | 8,89 | 2230, гора Косцюшко | -12, озеро Эйр | Сев. мыс Йорк, 10° 41"ю.ш. Южн. мыс Юго-Восточный, 39°11"ю.ш. Зап. мыс Стип-Пойнт, 113°05"в.д. Вост. мыс Байрон, 153°39"в.д. | Самый сухой материк Земли. Самое большое количество эндемиков. Самый большой в мире коралловый риф - Большой Барьерный риф. |
| Антарктида | 12,40 | 13,98 | 5140, г. Винсона | Уровень моря | Сев. Антарктический полуостров, 63°13"ю.ш. | Самый холодный материк. Самый крупный покровный ледник. Самое холодное место Земли - станция «Восток», -89,2°(1983 г.). Зарегистрирован самый сильный ветер - Земля Адели, 87 м/с. Находится действующий вулкан Эребус (3794 м). |
| Африка | 29,22 | 30,32 | 5895, Вулкан Килиманджаро | - 153, озеро Ассаль | Сев. мыс Бен-Секка, 37° 20"с.ш. Южн. мыс Игольный, 34° 52"ю.ш. Зап. мыс Альмади, 17° 32"з.д. Вост. мыс Рас-Хафун, 51° 23"в.д. | Самый жаркий материк. Самая большая пустыня Земли - Сахара (19 065 млн км 2). Самое жаркое место Земли - город Триполи, +58°С (1922 г.). Самая длинная река Земли - Нил с Кагерой (6671 км). Самый высокий действующий вулкан Земли - Килиманджаро (5895 м). Река Конго (Заир) дважды пересекает экватор. |
| Евразия | 53,54 | 56,19 | 8848, г. Джомолунгма (Эверест) | - 395, уровень Мёртвого моря. | Сев. мыс Челюскин, 77°43" с.ш. Южн. мыс Пиай, 1°16"с.ш. Зап. Мыс Рока, 9° 34"з.д. Вост. мыс Дежнёва, 169° 40"з.д. | Самый большой по площади материк. Самая высокая вершина Земли - г. Джомолунгма (Эверест), 8848 м. Самое низкое место поверхности Земли - уровень Мертвого моря, - 395 м. Самое крупное по площади озеро Земли - Каспийское море (371 тыс. км 2). Самое глубокое озеро Земли - Байкал, 1620 м. Самый крупный полуостров Земли - Аравийский (3 млн км 2). |
| Северная Америка | 20,36 | 24,25 | 6193, г. МакКинли | - 85, Долина Смерти | Сев. мыс Мерчисон, 71° 50"с.ш. Южн. мыс Марьято, 7° 12"с.ш. Зап. мыс Принца Уэльского, 168° 05"з.д. Вост. мыс Сент-Чарльз, 55° 40"з.д. | Самые высокие морские приливы - залив Фанди (высота приливов - 18 метров). |
| Южная Америка | 18,13 | 18,28 | 6960, г. Аконкагуа | - 40, полуостров Вальдес | Сев. мыс Гальинас, 12°25"с.ш. Южн. мыс Фроуэрд, 53° 54" ю.ш. Зап. мыс Париньяс, 81° 20"з.д. Вост. мыс Кабу-Бранку, 34° 46"з.д. | Самый влажный материк. Самый крупный речной бассейн Земли - бассейн реки Амазонки, 6915 тыс. км 2 . Самый высокий водопад Земли - водопад Анхель, 1054 м. Самые длинные по протяженности горы на суше - Анды, протяженность 9000 км. Самое сухое место на Земле - пустыня Атакама. |
Основные сведения об океанах
Самые большие острова
| № | Остров | Местонахождение | Площадь, тыс. км 2 |
| 1. | Гренландия | север Атлантического океана | 2176 |
| 2. | Новая Гвинея | юго-запад Тихого океана | 793 |
| 3. | Калимантан | запад Тихого океана | 734 |
| 4. | Мадагаскар | Индийский океан | 587 |
| 5. | Баффинова Земля | север Атлантического океана | 507 |
| 6. | Суматра | северо-восток Индийского океана | 427 |
| 7. | Великобритания | Северо-Западная Европа | 230 |
| 8. | Хонсю | Японское море | 227 |
| 9. | Виктория | 217 | |
| 10. | Элсмир | Канадский Арктический архипелаг | 196 |
Самые большие полуострова
География России
Основные понятия, процессы, закономерности и их следствия
Агропромышленный комплекс (АПК) — совокупность взаимосвязанных отраслей хозяйства, участвующих в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции и доведении её до потребителя.
Единая энергетическая система (ЕЭС ) — система источников энергии, объединенная средствами передачи энергии. Она обеспечивает возможность быстрого маневрирования энергетическими мощностями, передачи энергии или энергоносителей (газа) туда, где возрастает потребление энергии.
Интенсивное хозяйство (от лат. intensio — «напряжение, усиление») — хозяйство, которое развивается на основе научно-технического прогресса и лучшей организации труда при высокой производительности труда. При интенсивном хозяйстве повышается выпуск продукции без увеличения числа рабочих мест, без распашки новых площадей, без существенного увеличения потребления природных ресурсов.
Комбинат (от лат. combinatus — «соединённый») — объединение промышленных предприятий разных отраслей, в котором продукция одного служит сырьём или полуфабрикатом для другого. Несколько специализированных предприятий связаны технологической цепочкой, последовательно обрабатывающей сырьё. Комбинирование создаёт благоприятные возможности для наиболее полного использования сырья, использования отходов производства и уменьшения загрязнения окружающей среды.
Машиностроительный комплекс — важнейшая комплексная отрасль обрабатывающей промышленности , включающая станкостроение, приборостроение, энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение; сельскохозяйственное машиностроение вместе с тракторостроением; транспортное машиностроение всех видов; электротехническую промышленность; радиоэлектронику и вычислительную технику.
Межотраслевой комплекс — это система предприятий различных отраслей, объединённых выпуском определённой продукции (или производством определённых услуг).
Научно-производственный территориальный комплекс (НПТК) — сочетание на одной территории научных, опытно-конструкторских учреждений и промышленных предприятий.
Рыночная экономика — хозяйство, базирующееся на законах рынка, т. е. предложении товаров и спросе на них в масштабах страны и мирового хозяйства, и балансе цен, основанном на законе стоимости (регулирует обмен товаров в соответствии с количеством труда, затраченного на их производство). В условиях рыночной экономики развивается товарное хозяйство, ориентированное на куплю-продажу товаров, в отличие от натурального хозяйства, при котором продукты труда производятся для удовлетворения потребностей производителей.
Территориально-производственный комплекс (ТПК) — взаимосвязанное и взаимообусловленное сочетание отраслей материального производства на определенной территории, представляющей собой часть хозяйственного комплекса всей страны или какого-либо экономического района.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) — совокупность горно-добывающей (топливной) промышленности и электроэнергетики. ТЭК обеспечивает деятельность всех отраслей промышленности, транспорта, сельского хозяйства, бытовые потребности населения. В ТЭК входят добыча угля, нефти (как сырья для получения топлива), газа, горючих сланцев, торфа, урановых руд (как сырья для получения атомной энергии), а также выработка электроэнергии.
Транспортный узел — пункт, где сходятся не менее 2-3 линий какого-либо вида транспорта; комплексный транспортный узел — пункт схождения путей сообщения разных видов транспорта, например, речной порт с подходящими к нему железными и шоссейными дорогами. Такие узлы служат обычно местами пересадок пассажиров и перевалки грузов с одного вида транспорта на другой.
Трудовые ресурсы — часть населения страны, способная работать в хозяйстве страны. В состав трудовых ресурсов включают: всё трудоспособное население, часть нетрудоспособного населения (работающие инвалиды и льготные пенсионеры, вышедшие на пенсию в относительно молодом возрасте), работающих подростков в возрасте 14-16 лет, значительную часть работающего населения в возрасте старше трудоспособного.
Экономически активное население — часть трудовых ресурсов страны. Включает количество лиц, занятых в экономике (работающих по найму или имеющих собственный бизнес), и безработных.
Экономический район — территориально и экономически целостная часть народного хозяйства страны (региона ), характеризующаяся своеобразием природных и экономических условий, исторически сложившейся или целенаправленно создаваемой специализацией хозяйства на основе географического разделения труда , наличием внутрирайонных устойчивых и интенсивных хозяйственных связей.
Экстенсивное хозяйство (от лат. extensivus — «расширяющий, удлиняющий») — хозяйство, развивающееся путём нового строительства, освоения новых земель, использования нетронутых природных ресурсов, увеличения числа работающих. Экстенсивное хозяйство приносит сначала неплохие результаты при сравнительно низком научно-техническом уровне производства, но быстро приводит к исчерпанию природных и трудовых ресурсов. С повышением научно-технического уровня производства экстенсивное хозяйство уступает место интенсивному хозяйству.
Краткие сведения (данные)
Площадь территории — 17,125 млн км 2 (первое место мире).
Население — 143,3 млн чел. (2013 г.).
Форма правления — республика, форма административно-территориального устройства — федерация.
Крайние точки России
Крупнейшие географические объекты
Сухопутные границы России
Политико-административное устройство Российской Федерации
| № п/п | Название субъекта РФ | Площадь, тыс. км 2 | Административный центр |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Республики | |||
| 1 | Республика Адыгея (Адыгея) | 7,6 | Майкоп |
| 2 | Республика Алтай | 92,6 | Горно-Алтайск |
| 3 | Республика Башкортостан | 143,6 | Уфа |
| 4 | Республика Бурятия | 351,3 | Улан-Удэ |
| 5 | Республика Дагестан | 50,3 | Махачкала |
| 6 | Республика Ингушетия | 19,3 | Магас |
| 7 | Кабардино-Балкарская Республика | 12,5 | Нальчик |
| 8 | Республика Калмыкия | 76,1 | Элиста |
| 9 | Карачаево-Черкесская Республика | 14,1 | Черкесск |
| 10 | Республика Карелия | 172,4 | Петрозаводск |
| 11 | Республика Коми | 415,9 | Сыктывкар |
| 12 | Республика Марий Эл | 23,2 | Йошкар-Ола |
| 13 | Республика Мордовия | 26,2 | Саранск |
| 14 | Республика Саха (Якутия) | 3103,2 | Якутск |
| 15 | Республика Северная Осетия-Алания | 8,0 | Владикавказ |
| 16 | Республика Татарстан (Татарстан) | 68,0 | Казань |
| 17 | Республика Тыва | 170,5 | Кызыл |
| 18 | Удмуртская Республика | 42,1 | Ижевск |
| 19 | Республика Хакасия | 61,9 | Абакан |
| 20 | Чеченская Республика | 19,3 | Грозный |
| 21 | Чувашская Республика (Чувашия) | 18,3 | Чебоксары |
| 22 | Автономная Республика Крым | 26,11 | Симферополь |
| Края | |||
| 23 | Алтайский край | 169,1 | Барнаул |
| 24 | Камчатский край | 773,8 | Петропавловск-Камчатский |
| 25 | Краснодарский край | 76,0 | Краснодар |
| 26 | Красноярский край | 2339,7 | Красноярск |
| 27 | Пермский край | 160,6 | Пермь |
| 28 | Приморский край | 165,9 | Владивосток |
| 29 | Ставропольский край | 66,5 | Ставрополь |
| 30 | Хабаровский край | 788,6 | Хабаровск |
| 31 | Забайкальский край | 450,5 | Чита |
| Области | |||
| 32 | Амурская | 361,9 | Благовещенск |
| 33 | Архангельская | 589,8 | Архангельск |
| 34 | Астраханская | 44,1 | Астрахань |
| 35 | Белгородская | 27,1 | Белгород |
| 36 | Брянская | 34,9 | Брянск |
| 37 | Владимирская | 29,0 | Владимир |
| 38 | Волгоградская | 113,9 | Волгоград |
| 39 | Вологодская | 145,7 | Вологда |
| 40 | Воронежская | 52,4 | Воронеж |
| 41 | Ивановская | 21,8 | Иваново |
| 42 | Иркутская | 767,9 | Иркутск |
| 43 | Калининградская | 15,1 | Калининград |
| 44 | Калужская | 29,9 | Калуга |
| 45 | Кемеровская | 95,5 | Кемерово |
| 46 | Кировская | 120,8 | Киров |
| 47 | Костромская | 60,1 | Кострома |
| 48 | Курганская | 71,0 | Курган |
| 49 | Курская | 29,8 | Курск |
| 50 | Ленинградская | 83,9 | Санкт-Петербург |
| 51 | Липецкая | 24,1 | Липецк |
| 52 | Магаданская | 461,4 | Магадан |
| 53 | Московская | 46,0 | Москва |
| 54 | Мурманская | 144,9 | Мурманск |
| 55 | Нижегородская | 76,9 | Нижний Новгород |
| 56 | Новгородская | 55,3 | Великий Новгород |
| 57 | Новосибирская | 178,2 | Новосибирск |
| 58 | Омская | 139,7 | Омск |
| 59 | Оренбургская | 124,0 | Оренбург |
| 60 | Орловская | 24,7 | Орёл |
| 61 | Пензенская | 43,2 | Пенза |
| 62 | Псковская | 55,3 | Псков |
| 63 | Ростовская | 100,8 | Ростов-на-Дону |
| 64 | Рязанская | 39,6 | Рязань |
| 65 | Самарская | 53,6 | Самара |
| 66 | Саратовская | 100,2 | Саратов |
| 67 | Сахалинская | 87,1 | Южно-Сахалинск |
| 68 | Свердловская | 194,8 | Екатеринбург |
| 69 | Смоленская | 49,8 | Смоленск |
| 70 | Тамбовская | 34,3 | Тамбов |
| 71 | Тверская | 84,1 | Тверь |
| 72 | Томская | 316,9 | Томск |
| 73 | Тульская | 25,7 | Тула |
| 74 | Тюменская | 1435,2 | Тюмень |
| 75 | Ульяновская | 37,3 | Ульяновск |
| 76 | Челябинская | 87,9 | Челябинск |
| 77 | Ярославская | 36,4 | Ярославль |
| Города | |||
| 78 | Москва | 1,081 | |
| 79 | Санкт-Петербург | 2,0 | |
| 80 | Севастополь | 0,86 | |
| Автономная область и автономные округа | |||
| 81 | Еврейская автономная область | 36,0 | Биробиджан |
| 82 | Ненецкий автономный округ | 176,7 | Нарьян-Мар |
| 83 | Ханты-Мансийский автономный округ — Югра | 523,1 | Ханты-Мансийск |
| 84 | Чукотский автономный округ | 737,7 | Анадырь |
| 85 | 767,6 | Салехард | |
Типы климата России
| Тип климата | Характеристика |
| Арктический | Острова Северного Ледовитого океана. Низкие температуры в течение всего года. Зимние температуры от -24 до -30 °C. Летние температуры близки к 0 °C, а у южных границ поднимаются до +5 °C. Осадков мало (200-300 мм), выпадают преимущественно в виде снега, который сохраняется большую часть года. |
| Субарктический | Северное побережье страны. Зимы продолжительны, суровость нарастает с запада на восток. Лето холодное (от +4 до +14 °C на юге). Осадки часты, но в небольших количествах, максимум — летом. Годовая сумма осадков — 200-400 мм, но при низких температурах и малом испарении создается избыточное увлажнение поверхности и происходит заболачивание. |
| Климат умеренного пояса
Умеренно континентальный |
Европейская часть страны. Влияние влажного воздуха с Атлантики. Зима менее сурова. Температуры января — от -4 до -20 °C, лета — от +12 до +24 °C. Максимальное количество осадков — в западных районах (800 мм), но в связи с частыми оттепелями мощность снежного покрова невелика. |
| Континентальный | Западная Сибирь. Годовая сумма осадков на севере не более 600 мм, на юге — 100 мм. Зимы более суровые, чем на западе. Лето знойное на юге и достаточно теплое на севере. |
| Резко континентальный | Восточная Сибирь и Якутия . Зимние температуры от -24 до -40 °C, значительное прогревание летом (до +16 … +20 °C, на юге до +35 °C). Годовое количество осадков — менее 400 мм. Коэффициент увлажнения близок к 1. |
| Муссонный | Тихоокеанское побережье России, Приморский и Хабаровский края. Зима холодная, солнечная и малоснежная. Лето облачное и прохладное, с большим количеством осадков (до 600-1000 мм), выпадающих в виде ливней, что связано с притоком морского воздуха с Тихого океана. |
| Субтропический | Юг России, в районе Сочи. Жаркое и сухое лето, зима тёплая и влажная. Годовая сумма осадков 600-800 мм. |
Плотность населения в субъектах РФ
Национальный состав населения России
| Максимальные показатели | Минимальные показатели | ||
| Национальность | Национальность | Доля от общей численности населения России, % | |
| Русские | 79,83 | Арабы средне-азиатские, крымчаки, | 0,0001 |
| Татары | 3,83 | Ижорцы, тазы, энцы | 0,0002 |
| Украинцы | 2,03 | Цыгане средне-азиатские, караимы | 0,0003 |
| Башкиры | 1,15 | Словаки, алеуты, англичане | 0,0004 |
| Чуваши | 1,13 | Кубинцы, орочи | 0,0005 |
Религиозная принадлежность народов России
Крупнейшие гидроэлектростанции (ГЭС) России
| Электростанция | Субъект РФ | Река | Мощность, МВт |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Саяно-Шушенская | Красноярский край, Республика Хакасия | Енисей | 6400 |
| Красноярская | Красноярский край | Енисей | 6000 |
| Братская | Иркутская область | Ангара | 4500 |
| Усть-Илимская | Иркутская область | Ангара | 4320 |
| Богучанская | Красноярский край | Ангара | 4000 (строится) |
| Волгоградская | Волгоградская область | Волга | 2563 |
| Волжская | Самарская область | Волга | 2300 |
| Бурейская | Амурская область | Бурея | 2000 (строится) |
| Чебоксарская | Республика Чувашия | Волга | 1404 |
| Саратовская | Саратовская область | Волга | 1360 |
| Зейская | Амурская область | Зея | 1290 |
| Нижнекамская | Республика Татарстан | Кама | 1248 |
| Чиркейская | Республика Дагестан | Сулак | 1000 |
Крупнейшие атомные электростанции (АЭС) России
| Электростанция | Субъект РФ | Количество энергоблоков | Мощность, МВт | Интересные факты |
| Курская | Курская область | 4 | 4000 | Курская АЭС расположена в г. Курчатов на левом берегу реки Сейм, в 40 км юго-западнее Курска. |
| Балаковская | Саратовская область | 4 | 4000 | Относится к числу крупнейших и современных предприятий энергетики России, обеспечивая четверть производства электроэнергии в Приволжском федеральном округе. Электроэнергия Балаковской АЭС — самая дешёвая среди всех АЭС и тепловых электростанций России. |
| Ленинградская | Ленинградская область | 4 + 2 в стадии строительства | 4000 | Построена в 80 км западнее Санкт-Петербурга в г. Сосновый Бор на берегу Финского залива. Ленинградская АЭС - первая в стране станция с реакторами типа РБМК-1000 (реактор большой мощности канальный). |
| Калининская | Тверская область | 4 | 4000 | Вырабатывает 70% от всего объёма электроэнергии, производимой в Тверской области. Благодаря своему географическому расположению станция осуществляет высоковольтный транзит электроэнергии. |
| Смоленская | Смоленская область | 3 | 3000 | Смоленская АЭС - градообразующее, ведущее предприятие области, крупнейшее в топливно-энергетическом балансе региона. Ежегодно станция выдаёт в среднем 20 млрд кВт.ч электроэнергии, что составляет более 80% от общего количества вырабатываемой в регионе. |
| Нововоронежская | Воронежская область | 3 | 2455 | Одно из старейших предприятий атомной энергетики Российской Федерации. Нововоронежская АЭС полностью обеспечивает потребности Воронежской области в электрической энергии. Это первая АЭС России с водо-водяными энергетическими реакторами (ВВЭР). |
| Кольская | Мурманская область | 4 | 1760 | Расположена в 200 км к югу от г. Мурманска на берегу озера Имандра. Является основным поставщиком электроэнергии для Мурманской области и Карелии. |
| Ростовская | Ростовская область | 2 + 2 в стадии строительства | 2000 | Ростовская АЭС расположена на берегу Цимлянского водохранилища, в 13,5 км от г. Волгодонска. Она является крупнейшим предприятием энергетики Юга России, обеспечивающим около 15% годовой выработки электроэнергии в регионе. |
| Белоярская | Свердловская область | 2 + 1 в стадии строительства | 600 | Это первая АЭС большой мощности в истории атомной энергетики страны и единственная с реакторами разных типов на площадке. Именно на Белоярской АЭС эксплуатируется единственный в мире мощный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах. |
| Билибинская | Чукотский АО | 4 | 48 | При снижении температуры воздуха до -50°С АЭС работает в теплофикационном режиме и развивает теплофикационную мощность 100 Гкал/ч при снижении генерируемой электрической мощности до 38 МВт. |
| Обнинская | Калужская область | Первая в мире АЭС. Была запущена в 1954 году и остановлена в 2002 году. В настоящее время на базе станции создаётся музей. | ||
| Строящиеся | ||||
| Балтийская | Калининградская область | 2 | ||
| Академик Ломоносов | Камчатский край | 2 | ||
Главные металлургические базы России
| Название базы | Доля в добыче руд чёрных металлов (%) | Доля в производстве стали (%) | Доля в производстве проката (%) | Виды металлургического производства | Крупнейшие центры |
| Уральская | 16 | 43 | 42 | полного цикла | Магнитогорск, Серов. Челябинск, Нижний Тагил, Новотроицк, Алапаевск, Аша |
| доменная | Сатка | ||||
| передельная | Екатеринбург, Златоуст, Ижевск | ||||
| производство ферросплавов | Челябинск, Серов | ||||
| производство труб | Челябинск, Первоуральск, Каменск-Уральский | ||||
| Центральная | 71 | 41 | 44 | полного цикла | Череповец, Липецк, Старый Оскол |
| доменная | Тула | ||||
| передельная | Москва, Электросталь, Санкт-Петербург, Колпино, Орёл, Нижний Новгород, Выкса, Волгоград | ||||
| производство труб | Волгоград, Волжский | ||||
| Сибирская | 12 | 16 | 12 | полного цикла | Новокузнецк |
| передельная | Новосибирск, Красноярск, Петровск-Забайкальский производство | ||||
| ферросплавов | Новокузнецк | ||||
| Дальневосточная | 1 | передельная | Комсомольск-на-Амуре | ||
| Южная | 1 | передельная производство труб | Таганрог |
Главные базы и центры цветной металлургии России
| Название базы | Сырьевая и энергетическая база | Специализация | Крупнейшие центры |
| Уральская | Al,Cu,Ni, ресурсно- и энергодефицитный район | металлургия алюминия | Каменск-Уральский, Краснотурьинск |
| металлургия титана | Березняки | ||
| металлургия меди | Медногорск, Ревда, Карабаш, Красноуральск | ||
| металлургия никеля | Орск, Верхний Уфалей | ||
| металлургия цинка | Челябинск | ||
| Сибирская | Ni, Pb, Zn, Sn, W, Mo, Au, Pt, главный гидроэнергетический район | металлургия глинозёма | Ачинск |
| металлургия никеля и меди | Норильск | ||
| металлургия алюминия | Братск, Красноярск, Саяногорск, Шелихов, Новокузнецк | ||
| металлургия цинка | Белово | ||
| металлургия олова | Новосибирск | ||
| Северо-Западная | Al, Ni, энергообеспеченный район | металлургия глинозёма | Бокситогорск |
| металлургия алюминия | Кандалакша, Надвоицы, Волхов | ||
| металлургия никеля и меди | Заполярный, Мончегорск | ||
| Дальневосточная | Аu, Ag, Pb, Zn, Sn, гидроэнергоресурсы | металлургия свинца | Дальнегорск |
Характеристика крупных экономических регионов России
| Субъект Федерации | Площадь, тыс. км 2 | Численность населения, тыс. чел. 2010 г. | Доля городского населения, % 2010 г. | Государства, с которыми имеет сухопутную границу | Выход к океану | Специализация | |
| промышленность | сельское хозяйство | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | |
| Северо-Западный экономический район | |||||||
| Ленинградская область | 85,3 | 1629,6 | 66 | Финляндия, Эстония | Есть | Тяжёлое, энергетическое, точное машиностроение, судостроение, станкостроение, химическая, лёгкая | |
| Новгородская область | 55,3 | 640,6 | 70 | Нет | Нет | ||
| Псковская область | 55,3 | 688,6 | 68 | Белоруссия, Латвия, Эстония | Нет | ||
| Санкт-Петербург | 0,6 | 4600,3 | 100 | Нет | Есть | ||
| Калининградская область | |||||||
| Калининградская область | 15,1 | 937,9 | 76 | Литва, Польша | Есть | Машиностроение, целлюлозно-бумажная | Молочно-мясное скотоводство, картофелеводство, льноводство |
| Центрально-Чернозёмный экономический район | |||||||
| Белгородская область | 27,1 | 1530,1 | 66 | Украина | Нет | Добыча железной руды, чёрная металлургия, тяжёлое, точное машиностроение, тракторостроение, оборудование для химической и пищевой промышленности, химическая, цементная, сахарная, маслобойная, мукомольная, добыча и обработка янтаря | Зерновое хозяйство, свекловодство, выращивание подсолнечника |
| Воронежская область | 52,4 | 2268,6 | 63 | Украина | Нет | ||
| Курская область | 29,8 | 1148,6 | 65 | Украина | Нет | ||
| Липецкая область | 24,1 | 1157,9 | 64 | Нет | Нет | ||
| Тамбовская область | 34,3 | 1088,4 | 58 | Нет | Нет | ||
| Центральный экономический район | |||||||
| Брянская область | 34,9 | 1292,2 | 69 | Белоруссия, Украина | Нет | Автостроение, станкостроение, тракторостроение, железнодорожное, сельскохозяйственное, точное машиностроение, химическая, текстильная, цементная. Художественный промысел (Палех, Хохлома и др.) Авиационная промышленность, туризм | Овощеводство, картофелеводство |
| Владимирская область | 29 | 1430,1 | 78 | Нет | Нет | ||
| Ивановская область | 23,9 | 1066,6 | 81 | Нет | Нет | ||
| Калужская область | 29,9 | 1001,6 | 76 | Нет | Нет | ||
| Костромская область | 60.1 | 688,3 | 69 | Нет | Нет | ||
| Москва | 1 | 10 563 | 100 | Нет | Нет | ||
| Московская область | 46 | 6752,7 | 81 | Нет | Нет | ||
| Орловская область | 24,7 | 812,5 | 64 | Нет | Нет | ||
| Рязанская область | 39,6 | 1151,4 | 70 | Нет | Нет | ||
| Смоленская область | 49,8 | 966 | 72 | Белоруссия | Нет | ||
| Тверская область | 84,1 | 1360,3 | 74 | Нет | Нет | ||
| Тульская область | 25,7 | 1540,4 | 80 | Нет | Нет | ||
| Ярославская область | 36,4 | 1306,3 | 82 | Нет | |||
| Волго-Вятский экономический район | |||||||
| Кировская область | 120,8 | 1391,1 | 72 | Нет | Нет | Автостроение, судостроение, тракторостроение, станкостроение, точное машиностроение, химическая, лесная | |
| Нижегородская область | 74,8 | 3323,6 | 79 | Нет | Нет | ||
| Республика Марий Эл | 23,2 | 698,2 | 63 | Нет | Нет | ||
| Республика Мордовия | 26,2 | 826,5 | 61 | Нет | Нет | ||
| Чувашская республика | 18,3 | 1278,4 | 58 | Нет | Нет | ||
| Северный экономический район | |||||||
| Архангельская область, в том числе Ненецкий автономный округ | 410,7 176,7 |
1254,4 | 74 | Нет | Есть | Нефтяная, газовая, угольная, судостроение, чёрная и цветная металлургия, горнохимическая, рыбная, маслосыродельная, лесная, целлюлозно-бумажная, портовое хозяйство | Льноводство, молочно-мясное скотоводство |
| Мурманская область | 144,9 | 836,7 | 91 | Финляндия, Норвегия | Есть | ||
| Республика Карелия | 172,4 | 684,2 | 76 | Финляндия | Есть | ||
| Республика Коми | 415,9 | 951,2 | 76 | Нет | Нет | ||
| Поволжский экономический район | |||||||
| Астраханская область | 44,1 | 1007,1 | 66 | Казахстан | Нет | Электроэнергетика, нефтегазовая, автостроение, судостроение, станкостроение, оборудование для пищевой и химической промышленности, тракторостроение, точное машиностроение, химическая, цементная, лёгкая, мукомольная, маслобойная, рыбная | Зерновое хозяйство, выращивание подсолнечника, овощеводство, мясо-молочное скотоводство, овцеводство |
| Волгоградская область | 113,9 | 2589,9 | 75 | Казахстан | Нет | ||
| Пензенская область | 43,2 | 1373,2 | 67 | Нет | Нет | ||
| Республика Калмыкия | 76,1 | 283,2 | 45 | Нет | Нет | ||
| Республика Татарстан | 68 | 3778,5 | 75 | Нет | Нет | ||
| Самарская область | 53,6 | 3170,1 | 81 | Нет | Нет | ||
| Саратовская область | 100,2 | 2564,8 | 74 | Казахстан | Нет | ||
| Ульяновская область | 37,3 | 1298,6 | 73 | Нет | Нет | ||
| Уральский экономический район | |||||||
| Курганская область | 71 | 947,6 | 57 | Казахстан | Нет | Нефтегазовая, чёрная и цветная металлургия, тяжёлое и точное машиностроение, автостроение, вагоностроение, тракторостроение, станкостроение, химическая, лесная, цементная. Добыча и обработка драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней | Зерновое хозяйство, мясо-молочное и молочно-мясное скотоводство |
| Оренбургская область | 124 | 2112,9 | 57 | Казахстан | Нет | ||
| Пермский край | 127,7 | 2701,2 | 74 | Нет | Нет | ||
| Республика Башкортостан | 143,6 | 4066 | 60 | Нет | Нет | ||
| Республика Удмуртия | 42,1 | 1526,3 | 68 | Нет | Нет | ||
| Свердловская область | 194,8 | 4393,8 | 83 | Нет | Нет | ||
| Челябинская область | 87,9 | 3508,4 | 81 | Казахстан | Нет | ||
| Северо-Кавказский экономический район | |||||||
| Краснодарский край | 76 | 5160,7 | 52 | Грузия | Есть | Газовая, угольная, цветная металлургия, локомотивостроение, сельскохозяйственное, энергетическое, точное машиностроение, химическая, консервная, сахарная, маслобойная, виноделие, мукомольная, традиционное ремесло (ковроткачество, изготовление ювелирных украшений, посуды, оружия и т. д.). Туризм и рекреационное хозяйство | Зерновое хозяйство, свекловодство, выращивание подсолнечника, овощеводство, виноградарство, овцеводство, свиноводство, молочно-мясное, мясо-молочное скотоводство |
| Республика Адыгея | 7,6 | 443,1 | 53 | Нет | Нет | ||
| Республика Дагестан | 50,3 | 2737,3 | 42 | Азербайджан, Грузия | Нет | ||
| Республика Ингушетия | 4,3 | 516,7 | 43 | Грузия | Нет | ||
| Республика Кабардино-Балкария | 12,5 | 893,8 | 56 | Грузия | Нет | ||
| Республика Карачаево-Черкессия | 14,1 | 427 | 43 | Грузия | Нет | ||
| Республика Северная Осетия — Алания | 8 | 700,8 | 64 | Грузия | Нет | ||
| Республика Чечня | 15 | 1268,1 | 36 | Грузия | Нет | ||
| Ростовская область | 100,8 | 4229,5 | 67 | Украина | Есть | ||
| Ставропольский край | 66,5 | 2711,2 | 57 | Нет | Нет | ||
| Западно-Сибирский экономический район | |||||||
| Алтайский край | 169,1 | 2490,7 | 53 | Казахстан | Нет | Нефтяная, газовая, угольная, чёрная, цветная металлургия, тяжёлое, энергетическое, точное машиностроение, вагоностроение, тракторостроение, станкостроение, химическая, лесная | Зерновое хозяйство, молочно-мясное и мясо-молочное скотоводство |
| Кемеровская область | 95,5 | 2820,6 | 85 | Нет | Нет | ||
| Новосибирская область | 178,2 | 2649,9 | 76 | Казахстан | Нет | ||
| Омская область | 139,7 | 2012,1 | 69 | Казахстан | Нет | ||
| Республика Алтай | 92,6 | 210,7 | 27 | Казахстан, Китай, Монголия | Нет | ||
| Томская область | 316,9 | 1043,8 | 70 | Нет | Нет | ||
| Тюменская область | 161,8 | 3430,3 | 78 | Казахстан | Есть | ||
| Ханты-Мансийский автономный округ | 523,1 | 1538,6 | 92 | Нет | Нет | ||
| Ямало-Ненецкий автономный округ | 750,3 | 546,5 | 85 | Нет | Есть | ||
| Восточно-Сибирский экономический район | |||||||
| Иркутская область | 745,5 | 2502,7 | 79 | Нет | Нет | Электроэнергетика, цветная металлургия, химическая, лесная | Заготовка пушнины |
| Красноярский край | 2340 | 2893,9 | 76 | Нет | Есть | ||
| Республика Бурятия | 351,3 | 963,5 | 56 | Монголия | Нет | ||
| Республика Тыва (Тува) | 170,5 | 317 | 51 | Монголия | Нет | ||
| Республика Хакасия | 61,9 | 539,2 | 68 | Нет | Нет | ||
| Забайкальский край | 412,5 | 1117 | 64 | Китай, Монголия | Нет | ||
| Дальневосточный экономический район | |||||||
| Амурская область | 363,7 | 860,7 | 65 | Китай | Нет | Цветная металлургия, лесная, рыбная, судостроение, добыча алмазов, портовое хозяйство | Зерновое хозяйство (производство сои), оленеводство, выращивание женьшеня |
| Еврейская автономная область | 36 | 185 | 66 | Китай | Нет | ||
| Камчатский край | 170,8 | 342,3 | 79 | Нет | Есть | ||
| Магаданская область | 461,4 | 161,2 | 96 | Нет | Есть | ||
| Приморский край | 465,9 | 1982 | 75 | Китай, КНДР | Есть | ||
| Республика Саха (Якутия) | 3103,2 | 949,3 | 65 | Нет | Есть | ||
| Сахалинская область | 87,1 | 510,8 | 78 | Нет | Есть | ||
| Хабаровскай край | 788,6 | 1400,5 | 80 | Китай | Есть | ||
| Чукотский автономный округ | 737,7 | 48,6 | 68,4 | Нет | Есть | ||
Для того чтобы определить основные свойства биосферы, необходимо сначала понять с чем мы имеем дело. Какова форма его организации и существования? Как она устроена и взаимодействует с внешним миром? В конечном счете, что это?
С появления термина в конце XIX века и до создания целостного учения биогеохимиком и философом В.И. Вернадским, определение понятия «биосфера» претерпело значительные изменения. Оно перешло из разряда места или территории, где обитают живые организмы в разряд системы, состоящей из элементов или частей, функционирующей по определенным правилам для достижения конкретной цели. Именно от того, в как рассматривать биосферу, и зависит, какие свойства ей присущи.
В основу термина положены древнегреческие слова: βιος - жизнь и σφαρα - сфера или шар. То есть это некоторая оболочка Земли, где есть жизнь. Земля, как самостоятельная планета, по утверждению ученых возникла около 4,5 млрд. лет назад, а еще через миллиард лет на ней появилась жизнь.
Архей, протерозой и фанерозой эон. Эоны состоят из эр. Последний состоит из палеозойской, мезозойской и кайнозойской. Эры из периодов. Кайнозойская из палеогена и неогена. Периоды из эпох. Нынешняя – голоценовая – началась 11,7 тысяч лет назад.
Границы и слои распространения
Биосфера имеет вертикальное и горизонтальное распространение. Вертикально ее принято условно разделять на три слоя, где существует жизнь. Это литосферу, гидросферу и атмосферу. Нижняя граница литосферы достигает 7,5 км от поверхности Земли. Гидросфера располагается между литосферой и атмосферой. Ее максимальная глубина 11 км. Атмосфере покрывает планету сверху и жизнь в ней существует, предположительно, на высоте до 20 км.
Кроме вертикальных слоев, биосфера имеет горизонтальное деление или зональность. Это изменение природной среды от экватора Земли к ее полюсам. Планета имеет форму шара и потому количество поступающих на ее поверхность света и тепла различно. Наиболее крупные зоны — это географические пояса. Начиная от экватора, идет сначала экваториальный, выше тропический, затем умеренный и, наконец, возле полюсов — арктический или антарктический. Внутри поясов располагаются природные зоны: лесов, степи, пустынь, тундры и так далее. Эти зоны характерны не только для суши, но и для Мирового океана. В горизонтальном расположении биосферы есть своя высотность. Она определяется поверхностным строением литосферы и различается от подножия горы к ее вершине.
На сегодняшний день флора и фауна нашей планеты насчитывает порядка 3000000 видов, а это всего лишь 5% от всего количества видов, которые успели «пожить» на Земле. В науке нашли свое описание около 1,5 млн. видов животных и 0,5 млн. видов растений. Есть не только неописанные виды, но и неизведанные области Земли, видовое наполнение которых, неизвестно.
Таким образом, биосфера обладает временной и пространственной характеристикой, а видовой состав живых организмов, ее наполняющий, меняется как во времени, так и в пространстве — по вертикали и горизонтали. Это и привело ученых к выводу, что биосфера не является плоскостной структурой и обладает признаками временной и пространственной изменяемостью. Осталось определить, под влиянием, какого внешнего фактора, она изменяется во времени, пространстве и структуре. Этим фактором является солнечная энергия.
Если принять, что виды всех живых организмов вне зависимости от пространственных и временных рамок, — это части, а их совокупность — целое, то их взаимодействие друг с другом и с внешней средой, является системой. Л фон Берталанфи и Ф.И. Перегудов, давая определение системы, утверждали, что она это комплекс взаимодействующих компонентов, или совокупность элементов, состоящих во взаимоотношениях друг с другом и со средой, или множество взаимосвязанных элементов, обособленных от среды и взаимодействующих с ней, как целое.
Система
Биосферу как единую целостную систему можно условно разделить на составные части. Самое распространенное такое делений – это видовое. Каждый вид животных или растений принимается за составную часть системы. Его также можно признать системой, со своей структурой и составом. Но вид не существует обособленно. Его представители живут на определенной территории, где они взаимодействуют не только между собой и окружающей средой, но и с другими видами. Такое проживание видов, на одной местности, называют экосистемой. Самая маленькая экосистема, в свою очередь, входит в большую. Та в еще большую и так до глобальной – до биосферы. Таким образом, биосферу, как систему, можно рассматривать состоящей из частей, которыми являются либо виды, либо биосферы. Разница лишь в том, что вид можно идентифицировать, потому, как он обладает признаками, отличающими его от других. Он самостоятелен и в другие виды – части не входит. С биосферами такое разграничение невозможно – одна часть другой.
Признаки
Система обладает еще двумя существенными признаками. Она создана для достижения определенной цели и функционирование целой системы эффективнее каждой ее части в отдельности.
Таким образом, свойства как системы, в ее целостности, синергетичности и иерархичности. Целостность заключается в том, что связи между ее частями или внутренние связи гораздо сильнее, чем с окружающей средой или внешние. Синергетичность или системный эффект в том, что возможности всей системы гораздо больше суммы возможностей ее частей. И, хотя каждый элемент системы сам система, тем не менее, он лишь часть общей и большей. В этом ее иерархичность.
Биосфера — это динамическая система, которая изменяет свое состояние под внешним воздействием. Она открыта, потому что обменивается веществом и энергией с внешней средой. У нее сложная структура, так как состоит из подсистем. И, наконец, она естественная система — образовалась в результате природных изменений на протяжении многих лет.
Благодаря этим качествам она может сама себя регулировать и организовывать. Это и есть основные свойства биосферы.
В середине XX века понятие саморегулирования впервые применил американский физиолог Уолтер Кеннон, а английский психиатр и кибернетик Уильям Росс Эшби ввел термин самоорганизации и сформулировал закон о требуемом разнообразии. Этот кибернетический закон формально доказывал, необходимость большого видового разнообразия для устойчивости системы. Чем разнообразие больше, тем вероятность системы удержать свою динамическую стабильность перед большими внешними воздействиями, выше.
Свойства
Реагировать на внешнее влияние, сопротивляться ему и преодолевать, воспроизводить себя и восстанавливать, то есть сохранять свое внутреннее постоянство, такова цель системы под названием биосфера. Эти качества всей системы построены на способности ее части, какой является вид, поддерживать определенную численность или гомеостаз, а также каждой отдельной особи или живого организма сохранять свои физиологические кондиции — гомеостат.
Как видно, эти свойства выработались у нее под влиянием и для противодействия внешним факторам.
Основным внешним фактором является солнечная энергия. Если количество химических элементов и соединений ограничено, то энергия Солнца поступает постоянно. Благодаря ей и происходит миграция элементов по пищевой цепи от одного живого организма к другому и превращение из неорганического состояния в органическое и обратно. Энергия ускоряет протекание этих процессов внутри живых организмов и по скорости реакции они происходят гораздо быстрее, чем во внешней среде. Количество энергии стимулирует к росту, размножению и увеличению численности видов. Разнообразие, в свою очередь, дает возможность дополнительного сопротивления внешнему влиянию, так как возникает возможность дублирования, подстраховки или замены видов в пищевой цепи. Миграция элементов, таким образом, будет дополнительно обеспечена.
Влияние человека
Единственной частью биосферы незаинтересованной в увеличении видового разнообразия системы является человек. Он всячески стремится упростить экосистемы, потому что так он сможет эффективнее за ней следить и регулировать в зависимости от своих потребностей. Потому все биосистемы, искусственно созданные человеком или степень его воздействия, на которые существенна, очень скудны в видовом плане. А их устойчивость и способность к самовосстановлению и саморегулированию стремится к нулю.
С появлением первых живых организмов, они начали менять условия существования на Земле под свои потребности. С появлением человека, уже он стал изменять биосферу планеты так, чтобы его жизнь была максимально комфортной. Именно комфортной, потому что о выживании или сохранении жизни речь не идет. Следуя логике, должно появиться нечто, что будет менять в своих целях уже самого человека. Интересно, что это будет?
Видео — Биосфера и ноосфера
Разберём более подробно составляющие биосферы.
Земная кора – это преобразованная в ходе геологического времени твёрдая оболочка, слагающая верхнюю часть литосферы Земли . Целый ряд минералов земной коры (известняки, мел, фосфориты, нефть, уголь и др.) возникли из тканей погибших организмов. Парадоксальный факт, что сравнительно небольшие живые организмы смогли вызвать явления геологического масштаба, что объясняется их высочайший способностью к размножению. Например, холерный вирион при благоприятных условиях может создать массу вещества, равную массе земной коры всего за 1,75 суток! Можно предположить, что в биосферах прежних эпох колоссальные массы живого вещества перемещались по планете, образуя в результате гибели запасы нефти, угля и т.п.
Биосфера существует, используя многократно одни и те же атомы. При этом на долю 10 элементов, расположенных в первой половине периодической системы (кислород – 29,5%, натрий, магний – 12,7%, алюминий, кремний – 15,2%, сера, калий, кальций, железо – 34,6%) приходится 99% всей массы нашей планеты (масса Земли – 5976*10 21 кг), а 1% на долю остальных элементов . Однако значение этих элементов очень велико – они играют существенную роль в живом веществе.
В.И. Вернадский разделил все элементы биосферы на 6 групп, каждая из которых выполняет определенные функции в жизни биосферы . Первая группа – инертные газы (гелий, криптон, неон, аргон, ксенон). Вторая группа – благородные металлы (рутений, палладий, платина, осмий, иридий, золото). В земной коре элементы этих групп химически малоактивны, их масса незначительна (4,4*10 -4 % от массы земной коры), а участие в образовании живого вещества слабо изучено. Третья группа – лантаноиды (14 химических элементов - металлов) составляют 0,02% от массы земной коры и их роль в биосфере не изучена. Четвертая группа – радиоактивные элементы являются основным источником образования внутреннего тепла Земли и оказывают влияние на рост живых организмов (0,0015% массы земной коры). Некоторые элементы пятой группы – рассеянные элементы (0,027% земной коры) – играют существенную роль в жизни организмов (например, йод и бром). Самую большую шестую группу составляют циклические элементы , которые, пройдя ряд превращений в геохимических процессах, возвращаются к исходным химическим состояниям. К этой группе относятся 13 легких элементов (водород, углерод, азот, кислород, натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций) и один тяжелый элемент (железо) .
Биота – это совокупность всех видов растений, животных и микроорганизмов. Биота является активной частью биосферы, определяющей все важнейшие химические реакции, в результате которых создаются основные газы биосферы (кислород, азот, окись углерода, метан) и устанавливаются между ними количественные соотношения. Биота непрерывно образует биогенные минералы и поддерживает постоянный химический состав океанических вод. Её масса составляет не более 0,01% от массы всей биосферы и ограничивается количеством углерода в биосфере. Основную биомассу составляют зеленые растения суши – около 97%, а биомасса животных и микроорганизмов – 3%.
Биота в основном состоит из циклических элементов. Особенно велика роль таких элементов, как углерод, азот и водород, процентное содержание которых в биоте выше, чем в земной коре (углерода в 60 раз, азота и водорода в 10 раз) . На рисунке приведена схема замкнутого углеродного цикла. Только благодаря круговороту основных элементов в таких циклах (прежде всего углерода) возможно существование жизни на Земле.
Загрязнение литосферы. Жизнь, биосфера и важнейшее звено и в ее механизме – почвенный покров, привычно называемый землей, – составляют уникальность нашей планеты во вселенной. И в эволюции биосферы, в явлениях жизни на Земле значение почвенного покрова (суши, мелководий и шельфа) как особой планетарной оболочки неизменно возросло.
Почвенный покров – важнейшее природное образование. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты . Особое свойство почвенного покрова – его плодородие , под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур . Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтетической деятельности. Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечной энергии. Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе, являющейся важнейшей частью биосферы в целом. Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито– или зоомассы. Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности, который определяет многообразие форм обмена энергией и веществом в пределах географической оболочки планеты.
Особое внимание нужно уделить земельным ресурсам. Площадь земельных ресурсов мира составляет 149 млн. км 2 , или 86,5% площади суши . Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий в настоящее время занимают около 15 млн. км 2 (10% суши), сенокосы и пастбища – 37.4 млн. км 2 (25%) .Общая площадь пахотнопригодных земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2. Земельные ресурсы планеты позволяют обеспечить продуктами питания больше населения, чем имеется в настоящее время и будет в ближайшем будущем. Вместе с тем в связи с ростом населения, особенно в развивающихся странах, количество пашни на душу населения сокращается. Еще 10-15 лет назад душевная обеспеченность пашней населения Земли составляла 0,45-0,5га, в настоящее время она составляет уже 0,35-37 га .
Все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как сырье или источники энергии, называются минеральными ресурсами . Минеральное сырье может быть рудным , если из него извлекаются металлы, и нерудным , если из него извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т.д.) или используются как строительные материалы .
Если же минеральное богатство используется как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами .
Гидросфера . Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71% земной поверхности) и составляет около 4% массы земной коры. Её средняя мощность равна 3,8 км, средняя глубина – 3554м, площадь: 1350 млн. км 2 – океаны, 35 млн. км 2 – пресные воды .
На массу океанической воды приходится 97% массы всей гидросферы (2*10 21 кг). Роль океана в жизни биосферы огромна: в нем протекают основные химические реакции, обуславливающие производство биомассы и химическую очистку биосферы. Так, за 40 дней поверхностный пятисотметровый слой воды в океане проходит через фильтрационный аппарат планктона, следовательно (с учетом перемешивания) в течение года вся океаническая вода океана подвергается очистке. Все составляющие гидросферы (водяные пары атмосферы, воды морей, рек, озер, ледников, болот, подземные воды) находятся в непрерывном движении и обновлении.
Вода – основа биоты (живое вещество на 70% состоит из воды) и ее значение в жизни биосферы является определяющим. Можно назвать такие важнейшие функции воды, как:
1. производство биомассы;
2. химическая очистка биосферы;
3. обеспечение углеродного баланса;
4. стабилизация климата (вода выполняет роль буфера в тепловых процессах на планете).
Огромное значение мирового океана состоит в том, что он продуцирует своим фитопланктоном почти половину всего кислорода атмосферы, т.е. является своего рода «легкими» планеты. При этом растения и микроорганизмы океана в процессе фотосинтеза усваивают ежегодно значительно большую часть углекислого газа, чем поглощают растения на суше.
Живые организмы океана – гидробионаты – подразделяются на три основные экологические группы: планктон, нектон и бентос . Планктон – совокупность пассивно плавающих и переносимых морскими течениями растений (фитопланктон), живых организмов (зоопланктон) и бактерий (бактериопланктон). Нектон – это группа активно плавающих живых организмов, перемещающихся на значительные расстояния (рыбы, китообразные, тюлени, морские змеи и черепахи, кальмары осьминоги и др.). Бентос – это организмы, обитающие на морском дне: сидячие (кораллы, водоросли, губки); роющие (черви, моллюски); ползающие (ракообразные, иглокожие); свободно плавающие у самого дна. Наиболее богаты бентосом прибрежные районы океанов и морей .
Мировой океан – источник огромных минеральных ресурсов. Уже сейчас из него добывается нефть, газ, 90% брома, 60% магния, 30% поваренной соли и т.д . В океане имеются огромные запасы золота, платины, фосфоритов, окислов железа и марганца, других минералов. Уровень добычи полезных ископаемых в океане постоянно растет.
Загрязнение гидросферы. Во многих регионах мира состояние водоемов вызывает большую тревогу. Загрязнение водных ресурсов не без основания рассматривается сейчас как самая серьезная угроза окружающей среде. Речная сеть фактически функционирует как естественная канализационная система современной цивилизации.
Наиболее загрязненными оказываются внутренние моря . Они имеют более длинную береговую линию и поэтому больше подвержены загрязнениям. Накопленный опыт борьбы за чистоту морей свидетельствует о том, что это несравнимо более трудная задача, чем охрана рек и озер.
Процессы загрязнения вод обусловлены различными факторами. Основные из них: 1) сброс в водоёмы неочищенных сточных вод; 2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечка нефти и нефтепродуктов .
Наибольший вред водоёмам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др. Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы различными компонентами в зависимости от специфики отраслей промышленности.
Уровень загрязнения российских морей (за исключением Белого моря), по данным Государственного доклада «О состоянии окружающей среды Российской Федерации», в 1998г. превышал ПДК по содержанию углеводородов, тяжелых металлов, ртуть; поверхностно активных веществ (ПАВ) в среднем в 3-5 раз .
Попадание загрязнений на дно океана оказывает серьезное влияние на характер биохимических процессов. В связи с этим приобретает особое значение оценка экологической безопасности при планируемой добычи полезных ископаемых со дна океана, прежде всего железно-марганцевых конкреций, содержащих марганец, медь, кобальт и другие ценные металлы. В процессе сгребания дна на длительный период будет уничтожена сама возможность жизни на дне океана, а попадание на поверхность извлеченных со дна веществ может вредно отразиться на воздушной атмосфере региона.
Огромный объем Мирового океана свидетельствует о неисчерпаемости природных ресурсов планеты. Кроме того, Мировой океан является коллектором речных вод суши, ежегодно принимая около 39 тыс. км 3 воды . Наметившееся загрязнение Мирового океана грозит нарушить естественный процесс влагооборота в его наиболее ответственном звене – испарении с поверхности океана.
В Водном Кодексе Российской Федерации понятие «водные ресурсы » определяется как «запасы поверхностных и подземных вод, находящиеся в водных объектах, которые используются или могут быть использованы» . Вода является важнейшим компонентом окружающей среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ – загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды) .
Несмотря на огромные средства, затрачиваемые на строительство очистных сооружений, многие реки по-прежнему остаются грязными, особенно на урбанизированных территориях. Процессы загрязнения коснулись даже Мирового океана. И это не кажется удивительным, так как все попавшие в реки поллютанты в конечном счете устремляются в океан и достигают его, если являются трудно разлагаемыми .
Экологические последствия загрязнения морских экосистем выражаются в следующих процессах и явлениях :
нарушение устойчивости экосистем;
прогрессирующий эвтрофикации;
появление «красных приливов»;
накопление химических токсикантов в биоте;
снижение биологической продуктивности;
возникновение мутагенеза и канцерогенеза в морской среде;
микробиологическое загрязнение прибрежных районов мира.
Защита водной экосистемы сложная и очень важная проблема. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:
– развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;
– очистка сточных вод (промышленных, коммунально-бытовых и др.);
– закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;
– очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей .
Главный загрязнитель поверхностных вод – сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективных методов очистки сточных вод представляется весьма актуальной и экологически важной задачей. Наиболее действенным способом защиты поверхностных вод от загрязнения их сточными водами является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.
При организации системы оборотного водоснабжения в неё включают ряд очистных сооружений и установок, что позволяет создать замкнутый цикл использования производственных и бытовых сточных вод. При таком способе водоподготовки сточные воды все время находятся в обороте и попадание их в поверхностные водоемы полностью исключено.
Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико-химический, химический, биологический и др. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким-либо одним способом или комплексом методов (комбинированный способ). В процессе очистки предусматривают обработку осадка (или избыточной биомассы) и обеззараживание сточных вод перед сбросом их в водоем .
В последние годы активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологичности процессов очистки сточных вод:
– электрохимические методы, основанные на процессах анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции и электрофлотации;
– мембранные процессы очистки (ультрафильтры, электродиализ, и другие);
– магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц;
– радиационная очистка воды, позволяющая в кратчайшие сроки подвергать загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению;
– озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы;
– внедрение новых селективных типов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования, и другие .
Известно, что роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, смываемые поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий. Для предотвращения попадания загрязняющих стоков в водоемы необходим комплекс мероприятий, включающих:
соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов;
очаговую и ленточную обработку пестицидами вместо сплошной;
внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливной водой;
замену ядохимикатов биологическими способами защиты растений.
Мероприятия по охране вод и морей и Мирового океана заключаются в устранении причин ухудшения качества и загрязнения вод . Особые меры по предупреждению загрязнения морской воды следует предусматривать при разведке и освоении нефтяных и газовых месторождений на материковых шельфах. Необходимо ввести запрет на захоронение токсичных веществ в океане, сохранять мораторий на испытание ядерного оружия.
Атмосфера –воздушная средавокруг Земли, ее масса около 5,15*10 18 кг. Она имеет слоистое строение и состоит из нескольких сфер, между которыми располагаются переходные слои – паузы. В сферах изменяется количество воздуха и температура .
В зависимости от распределения температуры атмосферу подразделяют на:
– тропосферу (протяженность её по высоте в средних широтах составляет 10-12 км над уровнем моря, на полюсах – 7-10, над экватором – 16-18 км, здесь сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы; из-за неравномерности нагрева земной поверхности в тропосфере образуются мощные вертикальные токи воздуха, отмечаются неустойчивость температуры, относительной влажности, давления, температура воздуха в тропосфере по высоте уменьшается на 0,6 о С на каждые 100м и колеблется от +40 до –50 о С);
– стратосферу (имеет протяженность около 40 км, воздух в ней разрежен, влажность невысокая, температура воздуха от –50 до 0 о С на высотах около 50 км; в стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения солнца молекулы воздуха ионизируются, в результате чего образуется озоновый слой, находящийся на высоте 25-40 км);
– мезосферу (от 0 до –90 о С на высотах 50-55 км);
– термосферу (для неё характерно непрерывное повышение температуры с увеличением высоты – на высоте 200км 500 о С, а на высоте 500-600 км превышает 1500 о С; в термосфере газы очень разрежены, их молекулы движутся с большой скоростью, но редко сталкиваются между собой и поэтому не могут вызвать даже небольшого нагревания находящегося здесь тела);
– экзосферу (от нескольких сотен км).
Неравномерность нагревания способствует общей циркуляции атмосферы, которая влияет на погоду и климат Земли.
Газовый состав атмосферы следующий: азот (79,09%), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%) и незначительное количество инертных газов (гелий, неон, криптон, ксенон), аммиака, метана, водорода и др. . В нижних слоях атмосферы (20 км) содержится водяной пар, количество которого с высотой быстро убывает. На высоте 110-120 км кислород почти весь становится атомарным. Предполагается, что выше 400-500 км и азот находится в атомарном состоянии. Кислородно-азотный состав сохраняется примерно до высоты 400-600 км . Слой озона, предохраняющий живые организмы от вредного коротковолнового излучения, расположен на высоте 20-25 км. Выше 100 км растет доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают гелий и водород; часть молекул газов распадаются на атомы и ионы, образуя ионосферу . Давление и плотность воздуха с высотой убывают.
Загрязнение атмосферы. Атмосфера оказывает огромное влияние на биологические процессы на суше и в водоемах. Содержащийся в ней кислород используется в процессе дыхания организмов и при минерализации органического вещества, углекислый газ расходуется в ходе фотосинтеза автотрофными растениями, озон снижает вредное для организмов ультрафиолетовое излучение солнца. Кроме того, атмосфера способствует сохранению тепла Земли, регулирует климат, воспринимает газообразные продукты обмена веществ, переносит водяные пары по планете и т.д. Без атмосферы невозможно существование сколько-нибудь сложных организмов. Поэтому вопросы предотвращения загрязнения атмосферы всегда были и остаются актуальными.
Для оценки состава и загрязнения атмосферы используется понятие концентрации (С, мг/м 3).
Чистый естественный воздух имеет следующий состав (в % об): азот 78,8 %; кислород 20,95 %; аргон 0,93 %; СО 2 0,03 %; прочие газы 0,01 %. Считается, что такому составу должен соответствовать воздух на высоте 1м над поверхностью океана вдали от берегов .
Как и для всех других составляющих биосферы, для атмосферы существуют два главных источника загрязнения: естественный и антропогенный (искусственный). Вся классификация источников загрязнения может быть представлена по вышеприведенной структурной схеме: промышленность, транспорт, энергетика – основные источники загрязнения воздушного бассейна. По характеру воздействия на биосферу загрязнители атмосферы можно разделить на 3 группы:1) влияющие на глобальное потепление климата; 2) разрушающие биоту; 3) разрушающие озоновый слой.
Отметим краткие характеристики некоторых загрязнителей атмосферы.
К загрязнителям первой группы следует отнести СО 2 , закись азота, метан, фреоны . В создание «парникового эффекта » главный вклад вносит углекислый газ, концентрация которого ежегодно возрастает на 0,4% (более подробно о парниковом эффекте рассматривается в главе 3.3). По сравнению с серединой XIX века содержание СО 2 возросло на 25%, закиси азота на 19%.
Фреоны – химические соединения, несвойственные атмосфере, используемые в качестве хладагентов – повинны на 25% в создании парникового эффекта в 90-е годы. Расчеты показывают, что, несмотря на Монреальское соглашение 1987г. об ограничении использования фреонов, к 2040г. концентрация основных фреонов существенно возрастёт (хлорфторуглерода с 11 на 77%, хлорфторуглерода – с 12 на 66%), что приведет к усилению парникового эффекта на 20% . Возрастание содержания метана в атмосфере произошло незначительно, однако удельный вклад этого газа примерно в 25 раз выше, чем углекислого газа. Если не прекратить поступление в атмосферу «парниковых» газов, среднегодовые температуры на Земле к концу XXI века поднимутся в среднем на 2,5-5°С. Необходимо: сократить сжигание углеводородного топлива и сведение лесов. Последнее опасно, кроме того, что приведет к увеличению углерода в атмосфере, также вызовет снижение ассимилирующей способности биосферы.
К загрязнителям второй группы следует отнести двуокись серы, взвешенные твердые частицы, озон, окись углерода, окись азота, углеводороды . Из этих веществ в газообразном состоянии наибольший ущерб биосфере наносят двуокись серы и окислы азота, которые в процессе химических реакций преобразуются в мелкие кристаллы солей серной и азотной кислоты. Наиболее острой является проблема загрязнения атмосферы серосодержащими веществами. Диоксид серы оказывает вредное действие на растения. Поступая внутрь листа при дыхании, SO 2 угнетает жизнедеятельность клеток. При этом листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а потом засыхают.
Диоксид серы и другие ее соединения раздражают слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Продолжительное действие малых концентраций SO 2 ведет к возникновению хронического гастрита, гепатопатии, бронхита, ларингита и других болезней. Есть сведения о связи между содержанием SO 2 в воздухе и уровнем смертности от рака легких .
В атмосфере SO 2 окисляется до SO 3 . Окисление происходит каталитически под воздействием следов металлов, главным образом марганца. Кроме того, газообразный и растворенный в воде SO 2 может окисляться озоном или пероксидом водорода. Соединяясь с водой, SO 3 образует серную кислоту, которая с металлами, имеющимися в атмосфере, образует сульфаты. Биологическое действие кислых сульфатов при равенстве концентраций более выражено по сравнению с SO 2 . Диоксид серы существует в атмосфере от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от влажности и других условий.
Вообще аэрозоли солей и кислот проникают в чувствительные ткани легких, опустошают леса и озера, снижают урожай, разрушают постройки, архитектурные и археологические памятники. Взвешенные твердые частицы представляют опасность для здоровья населения, превосходящую опасность кислотных аэрозолей. В основном это опасность больших городов. Особенно вредные твердые вещества содержатся в выхлопных газах дизелей и двухтактных бензиновых двигателей. Большинство твердых частиц в воздухе промышленного происхождения в развитых странах успешно улавливаются всевозможными техническими средствами.
Озон в приземном слое появляется в результате взаимодействия углеводородов, образующихся при неполном сгорании топлива в автомобильных двигателях и выделяющихся при многих производственных процессах, с окислами азота. Это один из наиболее опасных загрязнителей, поражающих органы дыхания. Он наиболее интенсивен в жаркую погоду.
Окись углерода, окислы азота и углеводороды в основном поступают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Все перечисленные химические соединения оказывают разрушительное действие на экосистемы при концентрациях даже более низких, чем допустимые для человека, а именно: закисляют водные бассейны, убивая в них живые организмы, губят леса, снижают урожаи сельскохозяйственных культур (особенно опасен озон). Исследования в США показали, что современные концентрации озона снижают урожай сорго и кукурузы на 1%, хлопка и соевых бобов – на 7%, люцерны – более чем на 30% .
Из загрязнителей разрушающих стратосферный озоновый слой следует отметить фреоны, азотные соединения, выхлопы сверхзвуковых самолетов и ракет.
Основным источником хлора в атмосфере считаютсяфторхлороуглеводороды, широко используемые в качестве холодильных агентов. Они используются не только в холодильных установках, но и в многочисленных бытовых аэрозольных баллонах с красками, лаками, инсектицидами. Молекулы фреонов отличаются стойкостью и способны практически без изменений переноситься с атмосферными массами на огромные расстояния. На высотах 15–25км (зона максимального содержания озона) они подвергаются воздействию ультрафиолетовых лучей и распадаются с образованием атомарного хлора.
Установлено, что за последнее десятилетие потери озонового слоя составили 12–15% в полярных и 4–8% в средних широтах . В 1992 году были установлены ошеломляющие результаты: на широте Москвы обнаружены участки с потерей озонового слоя до 45%. Уже сейчас по причине усиления ультрафиолетовой инсоляции наблюдается снижение урожаев в Австралии и Новой Зеландии, увеличение заболеваний раком кожи .
Техногенные вещества биосферы, оказывающие вредное воздействие на биоту, классифицируются следующим образом (приводится общая классификация, справедливая не только для газообразных веществ) . По степени опасности все вредные вещества разделены на четыре класса (табл.2):
I – чрезвычайно опасные вещества;
II – высоко опасные вещества;
III – умеренно опасные вещества;
IV – малоопасные вещества.
Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.
Здесь: А) – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8ч, или другой продолжительности, но не более 41ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений;
Б) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок;
В) – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу;
Г) – концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% животных при 2-4 часовом ингаляционном воздействии;
Д) – отношение максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 о С к средней смертельной концентрации для мышей;
Е) – отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций;
Ж) – Отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4ч, 5раз в неделю на протяжении не менее 4-х месяцев.
Таблица 2 Классификация вредных веществ
|
Показатель |
Норма для класса опасности |
|||
|
(А) Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 | ||||
|
(Б) Средняя смертельная доза при введении в желудок (ССДЖ), мг/кг |
более 5000 |
|||
|
(В) Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (ССДК), мг/кг |
более 2500 |
|||
|
(Г) Средняя смертельная концентрация в воздухе (ССКВ), мг/м 3 |
более 50000 |
|||
|
(Д) Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) | ||||
|
(Е) Зона острого действия (ЗОД) | ||||
|
(Ж) Зона хронического действия (ЗХД) |
более 10,0 | |||
Опасность загрязняющих атмосферу веществ для здоровья человека, зависит не только от их содержания в воздухе, но и от класса опасности. Для сравнительной оценки атмосферы городов, районов с учетом класса опасности загрязняющих веществ используется индекс загрязнения атмосферы.
Единичный и комплексный индексы загрязнения атмосферы могут рассчитываться для разных временных интервалов – за месяц, год. При этом в расчетах используются среднемесячная и среднегодовая концентрация загрязняющих веществ.
Для тех загрязняющих веществ, для которых не установлены ПДК (предельно допустимая концентрация ), устанавливается ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) . Как правило, это объясняется тем, что не накоплен опыт их применения, достаточный для суждения об отдаленных последствиях воздействия их на население. Если в технологических процессах выделяется и поступает в воздушную среду вещества, на которые нет утвержденных ПДК или ОБУВ, предприятия обязаны обращаться в территориальные органы Минприроды для установления временных нормативов. Кроме того, для некоторых веществ, загрязняющих воздух от случая к случаю, установлены только разовые ПДК (например, для формалина).
Для некоторых тяжелых металлов нормируются не только среднесуточное содержание в атмосферном воздухе (ПДК сс), но и предельно допустимая концентрация при разовых замерах (ПДК рз) в воздухе рабочей зоны (например, для свинца – ПДК сс =0,0003мг/м 3 , а ПДК рз =0,01мг/м 3) .
Нормируются также допустимые концентрации пылей и пестицидов в атмосферном воздухе. Так, для пылей, содержащих диоксид кремния, ПДК зависит от содержания в ней свободной SiO 2 при изменении содержания SiO 2 от 70% до 10% ПДК меняется от 1мг/м 3 до 4,0 мг/м 3 .
Некоторые вещества обладают однонаправленным вредным воздействием, которое называется эффектом суммации (например, ацетон, акролеин, фталевый ангидрид – 1 группа).
Антропогенные загрязнения атмосферы можно характеризовать по длительности присутствия в атмосфере, по скорости возрастания их содержания, по масштабу влияния, по характеру влияния.
Длительность присутствия одних и тех же веществ различна в тропосфере и стратосфере. Так, CO 2 присутствует в тропосфере 4 года, а в стратосфере – 2 года, озон – 30-40 суток в тропосфере, и 2 года в стратосфере, а окись азота – 150 лет (и там, и там) .
Различна скорость накопления загрязнений в атмосфере (вероятно, связанная с утилизационной способностью биосферы). Так содержание CO 2 возрастает по 0,4% в год, а окислов азота – по 0,2% в год .
Основные принципы гигиенического нормирования атмосферных загрязнителей.
В основе гигиенического нормирования атмосферных загрязнений лежат следующие критерии вредности атмосферных загрязнений :
1. Допустимой может быть признана только такая концентрация того или иного вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного и неприятного действия, не снижает его работоспособности, не влияет на самочувствие и настроение.
2. Привыкание к вредным веществам должно рассматриваться как неблагоприятный момент и доказательство недопустимости изучаемой концентрации.
3. Недопустимы такие концентрации вредных веществ, которые неблагоприятно влияют на растительность, климат местности, прозрачность атмосферы и бытовые условия жизни населения .
Решение вопроса о допустимом содержании атмосферных загрязнений основывается на представлении о наличие порогов в действии загрязнений.
При научном обосновании ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе используют принцип лимитирующего показателя (нормирование по наиболее чувствительному показателю). Так, если запах, ощущается при концентрациях, не оказывающих вредного влияния на организм человека и внешнюю среду, нормирование осуществляют с учетом порога обоняния. Если вещество оказывает на окружающую среду вредное действие в меньших концентрациях, то при гигиеническом нормировании учитывают порог действия этого вещества на внешнюю среду .
Для веществ, загрязняющих атмосферный воздух, в России установлены два норматива: разовая и среднесуточная ПДК .
Максимальная разовая ПДК устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущения запаха, изменение биоэлектрической активности мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном (до 20 минут) воздействии атмосферных загрязнений, а среднесуточная – с целью предупреждения их резорбтивного (общетоксичного, мутагенного, канцерогенного и др.) влияний.
Таким образом, все составляющие биосферы испытывают на себе колоссальное техногенное влияние человека. В настоящее время есть все основания говорить о техносфере как о «сфере неразумности».
Вопросы для самоконтроля
1. Групповая классификация элементов биосферы В.И. Вернадского.
2. Какими факторами определяется плодородие почвы?
3. Что такое «гидросфера»? Распределение и роль воды в природе.
4. В каких формах присутствуют вредные примеси в сточных водах, и как это отражается на выборе способов очистки сточных вод?
5. Отличительные особенности разных слоёв атмосферы.
6. Понятие вредного вещества. Классы опасности вредных веществ.
7. Что такое ПДК? Единицы измерения ПДК в воздухе и в воде. Где контролируются ПДК вредных веществ?
8. Каким образом подразделяются источники выделения и выбросов вредных веществ в атмосферу?
3.3 Кругооборот веществ в биосфере . Биосферный цикл углерода. Парниковый эффект: механизм возникновения и возможные последствия.
Процессы фотосинтеза органических веществ продолжаются сотни миллионов лет. Но поскольку Земля конечное физическое тело, то любые химические элементы также физически конечны. За миллионы лет они должны, казалось бы, оказаться исчерпанными. Однако этого не происходит. Более того, человек постоянно интенсифицирует этот процесс, повышая продуктивность созданных им экосистем.
Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ. Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический .
Большой кругооборот длится миллионы лет. Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан или частично возвращаются на сушу вместе с осадками. Процессы опускания материков и поднятия морского дна в течение длительного времени приводят к возвращению на сушу этих веществ. И процессы начинаются вновь.
Малый кругооборот , являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества.
Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реакций называется биохимическим циклом .
Сложный механизм эволюции на Земле определяется химическим элементом «углерод». Углерод – составная часть скальных пород и в виде диоксида углерода содержится в части атмосферного воздуха. Источниками СО 2 являются вулканы, дыхание, лесные пожары, сжигание топлива, промышленность и др.
Атмосфера интенсивно обменивается углекислым газом с мировым океаном, где его в 60 раз больше, чем в атмосфере, т.к. СО 2 хорошо растворяется в воде (чем ниже температура – тем выше растворимость, т.е. его больше в низких широтах) . Океан действует как гигантский насос: поглощает СО 2 в холодных областях и частично «выдувает» в тропиках.
Избыточное количество оксида углерода в океане соединяется с водой, образуя угольную кислоту. Соединяясь с кальцием, калием, натрием, образует стабильные соединения в виде карбонатов, которые оседают на дно.
Фитопланктон в океане в процессе фотосинтеза поглощает углекислый газ. Умершие организмы попадают на дно и становятся частью осадочных пород. Это показывает взаимодействие большого и малого кругооборота веществ.
Углерод из молекулы СО 2 в ходе фотосинтеза включается в состав глюкозы, а затем в состав более сложных соединений, из которых построены растения. В дальнейшем они переносятся по пищевым цепям и образуют ткани всех остальных живых организмов в экосистеме и возвращаются в окружающую среду в составе СО 2 .
Также углерод присутствует в нефти и угле. Сжигая топливо, человек также завершает цикл углерода, содержащегося в топливе – так возникает биотехнический кругооборот углерода .
Оставшаяся масса углерода находится в карбонатных отложениях дна океана (1,3-10т), в кристаллических породах (1-10т), в угле и нефти (3,4-10т) . Этот углерод принимает участие в экологическом кругообороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается относительно небольшим количеством углерода (5-10т) .
Есть распространённое мнение, что глобальное потепление климата и его последствия угрожает нам из-за промышленного выделения тепла. То есть вся энергия, расходуемая в быту, промышленности и на транспорте, нагревает Землю и атмосферу. Однако, простейшие расчеты показывают, что обогрев Земли Солнцем на много порядков выше результатов человеческой деятельности.
Ученые же вероятной причиной глобального потепления считают рост концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. Именно он служит причиной так называемого « парникового эффекта ».
Что же такое парниковый эффект ? С подобным явлением мы очень часто сталкиваемся. Общеизвестно, что при одинаковой дневной температуре ночная бывает различной, в зависимости от облачности. Облачность укрывает землю, словно одеялом, и пасмурная ночь бывает градусов на 5-10 теплее безоблачной при той же дневной температуре. Однако, если облака, представляющие собой мельчайшие капельки воды, не пропускают тепло как наружу, так и от Солнца к Земле, то углекислый газ работает как диод – к Земле тепло от Солнца поступает, обратно – нет.
Человечество тратит огромное количество природных ресурсов, сжигает все больше и больше ископаемого топлива, в результате чего в атмосфере растет процентное содержание углекислого газа, и он не выпускает в космос инфракрасное излучение от нагретой поверхности Земли, создавая «парниковый эффект». Последствием дальнейшего увеличение концентрации углекислоты в атмосфере может стать глобальное потепление климата и увеличению температуры Земли, что, в свою очередь, приведёт к таким последствиям, как таянию ледников и подъём уровня мирового океана на десятки, а то и сотни метров, уйдут под воду многие прибрежные города мира.
Таков возможный сценарий развития событий и последствия глобального потепления климата, причиной которого является парниковым эффектом. Однако, даже если растают все ледники Антарктиды и Гренландии, уровень мирового океана поднимется максимум на 60 метров. Но это крайний, гипотетический случай, который может произойти только при внезапном таянии ледников Антарктиды. А для этого в Антарктиде должна установиться положительная температура, что может явиться только последствием катастрофы планетарного масштаба (например, изменением наклона земной оси).
Среди сторонников «парниковой катастрофы» нет единодушия о ее вероятных масштабах, и наиболее авторитетные из них не обещают ничего страшного . Предельное потепление, в случае удвоения концентрации углекислого газа, может составить максимум 4°С . Кроме того, вполне вероятно, что при глобальном потеплении и повышении температуры уровень океана не изменится, а то и, напротив, понизится. Ведь с повышением температуры усилятся и осадки, а таяние окраин ледников может компенсироваться повышенным выпадением снега в центральных их частях.
Таким образом, проблема парникового эффекта и вызываемого им глобального потепления климата, а также их возможные последствия, хотя и существует объективно, но масштабы этих явлений на сегодняшний день явно преувеличены. В любом случае, они требует очень тщательного исследования и длительного наблюдения.
Анализу возможных климатических последствий парникового эффекта был посвящен международный конгресс климатологов, проходивший в октябре 1985г. в Филлахе (Австрия) . Участники конгресса пришли к выводу, что даже незначительное потепление климата приведет к заметному увеличению испарения с поверхности Мирового океана, в результате чего возрастет количество летних и зимних осадков над континентами. Это увеличение не будет равномерным. Рассчитано, что через юг Европы от Испании до Украины протянется полоса, в пределах которой количество осадков останется таким же, как сейчас, или даже несколько уменьшится. Севернее 50° (это широта Харькова) и в Европе, и в Америке оно будет с колебаниями постепенно увеличиваться, что мы и наблюдаем за последнее десятилетие . Следовательно, сток Волги будет возрастать, и Каспийскому морю не грозит снижение уровня. Это был главный научный аргумент, который позволил, наконец, отказаться от проекта переброски в Волгу части стока северных рек .
Наиболее точные, убедительные данные о возможных последствиях парникового эффекта дают палеогеографические реконструкции, составляемые специалистами, изучающими геологическую историю Земли за последний миллион лет . Ведь в течение этого «новейшего» времени геологической истории климат Земли подвергался очень резким глобальным изменениям. В эпохи, более холодные, чем теперешняя, материковые льды, подобные тем, что сковывают сейчас Антарктиду и Гренландию, покрывали всю Канаду и весь север Европы, включая места, на которых стоят сейчас Москва и Киев . Стада северных оленей и лохматых мамонтов бродили по тундрам Крыма и Северного Кавказа, там сейчас находят останки их скелетов. А в промежуточные межледниковые эпохи климат Земли был значительно теплее, чем нынешний: материковые льды в Северной Америке и Европе таяли, в Сибири вечная мерзлота оттаивала на много метров, морские льды у наших северных берегов исчезали, лесная растительность, судя по ископаемым спорово-пыльцевым спектрам, распространялась на территорию современных тундр . По равнинам Средней Азии текли мощные речные потоки, заполнявшие водою котловину Аральского моря до отметки плюс 72 метра, многие из них несли воду и в Каспийское море. Пустыня Каракумы в Туркмении представляет собою развеянные песчаные наносы этих древних русел.
В целом физико-географическая обстановка в теплые межледниковые эпохи на всей территории бывшего СССР была более благоприятной, чем сейчас. Такой же она была в скандинавских странах и странах Центральной Европы .
К сожалению, до сих пор к обсуждению проблемы парникового эффекта не привлекались геологи, изучающие геологическую историю последнего миллиона лет эволюции нашей планеты. А геологи могли бы внести ценные дополнения в существующие представления. В частности, очевидно, что для правильной оценки возможных последствий парникового эффекта должны шире привлекаться палеографические данные по прошлым эпохам значительного глобального потепления климата. Анализ таких данных, известных сегодня, позволяет думать, что парниковый эффект в противоположность распространенному мнению не несёт никаких бедствий для народов нашей планеты. Наоборот, во многих странах, в том числе на территории России, он создаст более благоприятные, чем сейчас, климатические условия.
Вопросы для самоконтроля
1. Суть основных биохимических кругооборотов веществ.
2. Каков биохимический цикл углерода?
3. Что понимают под выражением «парниковый эффект» и с чем его связывают? Ваша краткая оценка проблемы.
4. Как Вы думаете, существует ли угроза глобального потепления климата? Свой ответ обоснуйте
Строение Земли - это совокупность, взаимодействие и зависимость друг от друга ее основных оболочек. Если бы на планете не было людей, то, возможно, ее поверхность сегодня выглядела бы иначе. На протяжении миллионов лет создавались эти оболочки, благодаря которым смогла появиться и развиться жизнь, а общие признаки литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы, присущие им, в настоящее время указывают на сильнейшее антропогенное воздействие на них деятельности людей.
Сферы Земли
Если рассматривать строение планеты с точки зрения ее ландшафтной сферы, то можно увидеть, что она включает в себя не только всем известную поверхность земной коры, но и несколько «соседних» оболочек. Именно такая тесная связь между границами обуславливает общие признаки, свойственные атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере. Они проявляются в постоянном обмене жидких, твердых и газообразных компонентов, присущих каждой из оболочек. Например, круговорот воды в природе - это обмен между гидросферой и атмосферой.
Если происходит извержение вулкана с выбросом пепла в воздух - это взаимосвязь литосферы с нижними слоями атмосферы, хотя некоторые катаклизмы могут быть такой мощности, что почти достигать ее средней части. В том случае, если вулкан расположен на острове или на дне океана, то будут задействованы все оболочки Земли, и атмосфера, и гидросфера, и литосфера, и биосфера. Последняя чаще всего выражена гибелью растительности и животного мира в радиусе действия природного катаклизма.
Условно сферы Земли можно разделить на 4 части: атмосферу, биосферу, гидросферу, литосферу, но некоторые из них состоят из нескольких составляющих.
Атмосфера
Атмосферой называют всю внешнюю газообразную сферу планеты, окружающую ее вплоть до вакуума в космосе. Если следующие оболочки Земли - литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера - взаимодействуют друг с другом, то о некоторых из их частей этого сказать нельзя. Атмосфера делится на 3 области, каждой из которых выделена своя высота, например:
Наибольший интерес для ученых и защитников природы представляет нижняя область тропосферы.
Гидросфера
Расположенное на поверхности земной коры и под ней водное пространство называется гидросферой. Это совокупность всех вод, как пресных, так и соленых, которые есть на планете. Глубина некоторых водоемов может достигать 3,5 км, что присуще океанам, а в некоторых участках, именуемых впадинами, даже углубляться более чем на 10 км. Самый глубокий из известных подводных «желобов» - это Марианская впадина, которая по данным на 2011 год уходит вниз на 10 994 м.
Так как от качества воды зависит жизнь на Земле, то гидросфера так же важна, как и воздух, вот почему все большее количество ученых-экологов обеспокоено следствием воздействия людей на эти сферы. Из воды на планете не только появилось все сущее, но от нее также зависит, чтобы на ней оставалась жизнь.
Ученые смогли доказать, что на месте, например, Сахары были прерии, которые пересекали полноводные реки. Когда вода покинула эту местность, ее постепенно заполнили пески. Если рассматривать, какие общие признаки у гидросферы, атмосферы, литосферы, биосферы, то можно заметить, что они напрямую зависят друг от друга, и все они влияют на существование жизни на Земле.
Если происходит экологическая катастрофа, из-за которой пересыхают реки (гидросфера), то страдают растительность и животные в этом регионе (биосфера), меняется состояние воздуха (атмосфера), и поверхность
Биосфера
Эта оболочка появилась с момента возникновения жизни на планете. Понятие "биосфера" было введено в качестве термина лишь в конце XIX века, и оно заключало в себя все формы и виды жизни, существующие на Земле.
У нее особенно крепкая связь с остальными оболочками планеты. Так различные микроорганизмы обнаружены в нижней части атмосферы. Люди, животные, птицы, насекомые и растения обитают на поверхности и под землей (литосфера). Реки, моря, озера и океаны (гидросфера) населяют пресноводные и морские рыбы, микроорганизмы, растения и животные.
Граница биосферы, как правило, определяется условиями, в которых могут находиться живые организмы, и они способны меняться. Так, например, в океанах жизнь протекает во всех слоях вплоть до их дна. Каждому слою присущ свой «набор» существ и микроорганизмов, что связано с насыщением солью воды и уровнем давления водяного столба. Чем ближе дно, тем оно выше.
Признаки биосферы (по-другому, сфера жизни) обнаружены на высоте 20 км выше уровня моря и на глубине 3 км от поверхности Земли.
Литосфера
«Литос» в переводе с греческого означает «камень», поэтому вся земная кора, представляющая собой каменные породы, была названа литосферой. У нее две части:
- Верхний покров - это осадочные породы, содержащие в своем составе гранит.
- Нижний уровень - это базальтовые породы.
Меньшая часть литосферы (всего 30 %) приходится на сушу, остальная покрыта водами Мирового океана. Связь литосферы с атмосферой, гидросферой, биосферой заключается в верхнем почвенном слое. Там развивается растительность и животная жизнь (биосфера), в ней живут аэробные бактерии, которым нужен воздух (атмосфера), осуществляется питание грунтовыми водами и в виде осадков (гидросфера).
Воздействие человека на атмосферу
Выше были перечислены основные признаки литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы. Так как они очень плотно взаимодействуют, то влияние на одну из них сразу же отражается на других. Это связано с тем, что общим признаком всех этих оболочек Земли является наличие в них жизни.
Сегодня можно наблюдать, какой вред нанесла деятельность людей на сферы планеты. Так выбросы в атмосферу вредных веществ, вырубка амазонских джунглей, запуск ракет и взлеты самолетов каждый день постепенно разрушают озоновый Если он станет меньше (сегодня его размер порядка 8 км), то все живое на планете может либо мутировать, либо погибнуть.
Если верить археологам, то Земля уже испытывала подобные потрясения, но в те далекие времена она не была населена людьми. В наше время все по-другому. Еще не так давно существовали города, где уровень выбросов выхлопных газов из автомобилей был столь высок, что люди вынуждены ходить по улицам в масках. Ученые и энтузиасты-экологи смогли «достучаться» до общественности, чтобы повернуть угрожающую ситуацию вспять.
Все больше стран, понимая, что качество жизни напрямую зависит от чистоты воздуха, которым дышит их население, переходят на альтернативные источники энергии, внедряют в повседневную жизнь электромобили, закрывают или модернизируют вредные производства. Это вселяет надежду, что у будущих поколений землян будет чистый воздух.
Человек и гидросфера
Не меньший вред люди нанесли и водным ресурсам планеты. Учитывая, что всего 3 % воды являются пресными, то есть пригодными для жизни, то человечество опять под угрозой. Тесная связь гидросферы с остальными оболочками Земли осуществляется через круговорот воды в природе.
Если какой-то водоем загрязнен, то испарившаяся с его поверхности вода может пролиться зараженным дождем в любой части света, нанося урон почве (литосфере), живой природе (биосфере), превращаться в ядовитый туман (атмосфера).
Хотя в работе по очистке и сохранению природных ресурсов планеты принимают участие многие государства, этого пока еще недостаточно. Всем хорошо известны проблемы с чистой питьевой водой в странах Африки и Азии, население которых болеет именно по причине загрязнения местных водоемов.
Нарушение человеком оболочек Земли
Так как все сферы планеты взаимосвязаны и обладают общим признаком - наличием жизни в них, то дисбаланс в одной тут же отражается на остальных. Углубление людей в недра Земли ради добычи полезных ископаемых, выбросы в атмосферу вредных химических веществ, разливы нефти в морях и океанах - все это приводит к тому, что каждый день исчезает или находится под угрозой исчезновения животный и растительный мир (биосфера).
Если человечество не остановит свою вредительскую деятельность, то спустя несколько сотен лет нарушения в оболочках планеты будут столь существенны, что все живое на планете вымрет. Примером может стать та же пустыня Сахара, которая когда-то была цветущим краем, в котором проживали первобытные люди.
Заключение
Каждый миг оболочки Земли обмениваются между собой своими составляющими. Они существуют уже миллиарды лет, взаимодействуя друг с другом. Выше были даны определения литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы, и пока люди не поймут, что планета - это живой организм, и если удалить в нем один «орган», тут же страдает все тело, то смертность населения будет только увеличиваться.
