Географическая оболочка. Состав, компоненты, строение и свойства географической оболочки земли

Географи́ческая оболо́чка - в российской географической науке под этим понимается целостная и непрерывная оболочка Земли, где её составные части: верхняя часть литосферы (земная кора), нижняя часть атмосферы (тропосфера, стратосфера), вся гидросфера и биосфера - а также антропосфера (Антропосфера или ноосфера - является сферой взаимодействия человека и природы. Признается не всеми учеными). проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии. Между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией.

Верхнюю границу географической оболочки проводят по стратопаузе, так как до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы; границу географической оболочки в литосфере часто совмещают с нижним пределом области гипергенеза (процессы химического и физического преобразования минералов и горных пород в верхних частях земной коры и на её поверхности под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов при температураx, характерных для поверхности Земли.) (иногда за нижнюю границу географической оболочки принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры). Географическая оболочка полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10-11 км ниже уровня моря, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25-30 км). Наибольшая толщина географической оболочки близка к 40 км. Географическая оболочка является объектом исследования географии и её отраслевых наук.

Несмотря на критику термина географическая оболочка и сложности для его определения активно используется в географии и является одним из основных понятий в географии.

Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» введено русским метеорологом и географом П. И. Броуновым (1910). Современное понятие разработано и введено в систему географических наук А. А. Григорьевым (1932).

Географическая оболочка Земли образуется под влиянием земных и космических процессов. В ней заключены различные виды свободной энергии. Вещество имеется в любых агрегатных состояниях. Притекающее от Солнца тепло аккумулируется, а все природные процессы в географической оболочке происходят за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии нашей планеты. В данной оболочке развивается человеческое общество, черпающее ресурсы для своей жизнедеятельности из географической оболочки и воздействующее на нее как положительно, так и отрицательно.

Элементы, свойства

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

В географической оболочке непрерывно осуществляется круговорот веществ. При этом одни и те же явления и процессы многократно повторяются. Все эти процессы отличаются по сложности и структруре. Некоторые являются механическими явлениями, например, морские течения, ветра, другие сопровождаются переходом веществ из одного агрегатного состояния в другое, к примеру, круговорот воды в природе, может происходить биологическая трансформация веществ, как при биологическом круговороте.

Следует отметить повторяемость различных процессов в географической оболочке во времени, то есть определенную ритмику. В ее основе лежат астрономические и геологические причины. Различают суточную ритмику (день-ночь) месячный и недельный ритмы обусловлены обращением Луны вокруг Земли, годовую (времена года), внутривековую (циклы в 25-50 лет), сверхвековую, геологическую (каледонский, альпийский, герцинский циклы длительностью по 200-230 млн лет). чередование хороших и плохих лет – с солнечной активностью.

С солнечной активностью связывают три вида ритмов: 11-летний ритм, 22-23-летний ритм, 80-90-летний ритм. Обращение Земли вместе со всей Солнечной системой вокруг центра Галактики за 220–250 млн лет определяет геологическую ритмику, то есть смену геологических эпох.

Географическую оболочку можно рассматривать как целостную непрерывно развивающуюся систему под действием экзогенных и эндогенных факторов. Вследствие этого постоянного развития происходит территориальная дифференциация поверхности суши, морского и океанического дна (геокомплексы, ландшафты), выражена полярная асимметрия, проявляющаяся существенными отличиями природы географической оболочки в южном и северном полушариях.

Географическая оболочка - самый крупный природный комплекс

Географическая оболочка - непрерывная и целостная оболочка Земли, включающая в себя в вертикальном разрезе верхнюю часть земной коры (литосферы), нижнюю атмосферу, всю гидросферу и всю биосферу нашей планеты. Что же объединяет, на первый взгляд, разнородные компоненты природной среды в единую материальную систему? Именно в пределах географической оболочки происходит непрерывный обмен веществом и энергией, сложное взаимодействие между указанными компонентными оболочками Земли.

Границы географической оболочки до сих пор четко не определены. За верхнюю ее границу ученые принимают обычно озоновый экран в атмосфере, за пределы которого не выходит жизнь на нашей планете. Нижняя граница чаще всего проводится в литосфере на глубинах не более 1000 м. Это верхняя часть земной коры, которая образована под сильным совместным воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов. Вся толща вод Мирового океана обитаема, поэтому если говорить о нижней границе географической оболочки в океане, то ее следует проводить по океаническому дну. В целом географическая оболочка нашей планеты имеет общую мощность около 30 км.

Как видим, географическая оболочка по объему и территориально совпадает с распространением на Земле живых организмов. Однако единой точки зрения относительно соотношения биосферы и географической оболочки до сих пор нет. Одни ученые считают, что понятия «географическая оболочка» и «биосфера» очень близки, даже тождественны, и указанные термины суть синонимы. Другие же исследователи рассматривают биосферу только как определенную стадию развития географической оболочки. В этом случае в истории развития географической оболочки выделяют три этапа: добиогенный, биогенный и антропогенный (современный). Биосфера, согласно этой точке зрения, соответствует биогенному этапу развития нашей планеты. По мнению третьих, термины «географическая оболочка» и «биосфера» не тождественны, так как отражают разную качественную суть. В понятии «биосфера» основное внимание акцентируется на активной и определяющей роли живого вещества в развитии географической оболочки.

Какой точке зрения отдать предпочтение? Следует иметь в виду, что для географической оболочки характерен ряд специфических особенностей. Она отличается, прежде всего, большим разнообразием вещественного состава и видов энергии, характерных для всех компонентных оболочек - литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Через общие (глобальные) круговороты вещества и энергии они объединены в целостную материальную систему. Познать закономерности развития этой единой системы - одна из важнейших задач современной географической науки.

Так, целостность географической оболочки - важнейшая закономерность, на знании которой основывается теория и практика современного рационального природопользования. Учет этой закономерности позволяет предвидеть возможные изменения в природе Земли (изменение одного из компонентов географической оболочки обязательно вызовет изменение других); дать географический прогноз возможных результатов воздействия человека на природу; осуществить географическую экспертизу различных проектов, связанных с хозяйственным использованием тех или иных территорий.

Географической оболочке присуща и другая характерная закономерность - ритмичность развития, т.е. повторяемость во времени тех или иных явлений. В природе Земли выявлены ритмы разной продолжительности - суточный и годовой, внутривековые и сверхвековые ритмы. Суточная ритмика, как известно, обусловлена вращением Земли вокруг своей оси. Суточный ритм проявляется в изменениях температуры, давления и влажности воздуха, облачности, силы ветра; в явлениях приливов и отливов в морях и океанах, циркуляции бризов, процессах фотосинтеза у растений, суточных биоритмах животных и человека.

Годовая ритмика - результат движения Земли по орбите вокруг Солнца. Это смена времен года, изменения в интенсивности почвообразования и разрушения горных пород, сезонные особенности в развитии растительности и хозяйственной деятельности человека. Интересно, что разные ландшафты планеты обладают различной суточной и годовой ритмикой. Так, годовая ритмика лучше всего выражена в умеренных широтах и очень слабо - в экваториальном поясе.

Большой практический интерес представляет изучение и более продолжительных ритмов: 11-12 лет , 22-23 года, 80-90 лет , 1850 лет и более длительных но, к сожалению, они пока еще менее изучены, чем суточные и годовые ритмы.

ЛЕКЦИЯ 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	ЛЕКЦИЯ 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Рубрика (тематическая категория)	География

Происхождение Земли. Вопрос о происхождении нашей планеты непосредственно связан с космогоническими гипотезами, объясняющими образование Солнечной системы в целом. Распад протопланетного диска на отдельные компоненты с образованием большого числа твердых и довольно крупных (до нескольких сотен километров в диаметре) тел - планетезималей, их последующее скопление и соударение способствовали аккреции Земли как небесного формирования.

Новую гипотезу строения Земли предложил в серединœе 70-х годов XX в. В. Н. Ларин. Согласно его представлениям, при возникновении сфер первостепенное значение имела не гравитационная дифференциация, а магнитная сепарация вещества. Исходным материалом послужили не отдельные элементы, а их соединœения в виде гидридов и карбидов металлов.

Главное географическое значение формы Земли состоит в том, что она обусловливает зональное распределœение тепла на земной поверхности (убывание от экватора к полюсам), и, следовательно, зональность всœех явлений, зависящих от теплового режима.

Модели строения Земли. Первая модель, которая разработана В.М.Гольдшмидтом в первой четверти XX в., основана на аналогии процессов дифференциации элементов при доменной плавке и в расплавленной Земле. В соответствии с этой моделью металл погружается к центру Земли, образуя ядро плотностью около 7 г/см 3 , а на поверхность всплывает наиболее легкий ʼʼшлакʼʼ - силикатное вещество, образующее магматические породы земной коры (плотность ниже 3 г/см 3). Между ними располагается исходное вещество - мантия. Основным фактором дифференциации Гольдшмидт считал атомные объёмы элементов. Элементы с минимальными атомными объёмами, соединяясь с желœезом (сидеро-фильные элементы), образовали ядро. Элементы с максимальными атомными объёмами и некоторые другие, обладающие сходством с кислородом (литофильные элементы), составили земную кору и верхнюю мантию - литосферу. Элементы, способные соединяться с серой (халькофильные элементы), образовали сульфидно-оксидную оболочку нижней мантии.

Через 10 лет после гипотезы В.М.Гольдшмидта академик А. Е. Ферсман предложил свою модель внутреннего строения Земли. Он выделил следующие геосферы: гранитно-базальтовую кору (до 70 км от поверхности), перидотитовую (оливиновую) оболочку (до глубины 1200 км), рудную оболочку (до глубины 2450 км) и ядро, состоящее из никелистого желœеза.

В модели Гутенберга-Буллена использована индексация геосфер, популярная и в настоящее время. Авторы выделяют: земную кору (слой А) - гранит, метаморфические породы, габбро; верхнюю мантию (слой В); переходную зону (слой С); нижнюю мантию (слой D), состоящую из кислорода, кремнезема, магния и желœеза. На глубинœе 2900 км проводят границу между мантией и ядром. Ниже находится внешнее ядро (слой Е), а с глубины 5120 м - внутреннее ядро (слой G), сложенное желœезом.

Гипотеза образования Земли и планет в быстро вращающейся протосолнечной небуле разработана японскими исследователями на базе представлений об аккумуляции твердых тел и частиц (силикатных и металлических). Согласно этой гипотезе, в течение всœего периода формирования Земля оставалась окруженной протосолнечной небулой (туманностью).Генеральная схема солнечно-земных связей включает электромагнитное и корпускулярное излучения (рис. 3.7), которые обусловливают ряд процессов и явлений во всœех геосферах (к примеру, полярные сияния, магнитные бури и связанные с ними последствия). Активность Солнца различна, выделяют периоды, когда в результате происходящих на Солнце процессов наша планета получает дополнительное (по сравнению с излучением Солнца в спокойном состоянии) излучение, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ влияет на характер многих земных процессов.

Под солнечной активностью обычно понимают совокупность всœех физических и энергетических изменений, происходящих на Солнце и вызывающих на нем видимые образования: пятна и факелы в фотосфере, флоккулы и вспышки в хромосфере, протуберанцы в короне.

Солнечная вспышка - взрывообразное высвобождение большого количества энергии, происходящее обычно вблизи больших групп солнечных пятен. Вспышка сопровождается резким возрастанием яркости излучения во всœех диапазонах волн, а также выбросом плазменных частиц, которые воздействуют на межпланетную среду и планеты.

Солнечная активность - фактор, влияющий на многие процессы в географической оболочке. Первыми встречают солнечную радиацию верхние слои земной атмосферы. Нарушения в ионосфере, возникающие в периоды повышения солнечной активности, отражаются на характере атмосферных процессов в данном слое и вызывают соответствующие изменения в стратосфере и тропосфере, а также в других оболочках планеты.

Орбитальное движение. Вокруг Солнца Земля движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой расположено Солнце. Скорость орбитального движения равна 29,765 км/с, период обращения - год (365,26 средних солнечных суток). Скорость движения Земли по орбите тем выше, чем меньше радиус - вектор (расстояние от Земли до Солнца).

Суточное вращение Земли происходит вокруг оси, которая в силу гироскопического эффекта стремится сохранить постоянное положение в пространстве. Вращение Земли осуществляется равномерно, однако скорость вращения испытывает флуктуации. Отрезок времени между последовательными прохождениями плоскости меридиана данной точки через центр Солнца называют солнечными сутками. Земля вращается против часовой стрелки, в случае если смотреть с северного полюса (Солнце восходит на востоке и заходит на западе). Ось вращения, полюсы и экватор являются основой географической системы координат.

Географические следствия суточного вращения Земли:

смена дня и ночи - изменение в течение суток положения Солнца относительно плоскости горизонта данной точки;

деформация фигуры Земли - сплюснутость с полюсов (полярное сжатие), связанная с возрастанием центробежной силы от полюсов к экватору;

существование силы Кориолиса, действующей на движущиеся тела (чем больше угловая скорость вращения Земли, тем больше сила Кориолиса);

суперпозиция центробежной силы и силы тяготения, дающая силу тяжести. Центробежная сила растет от нуля на полюсах до максимального значения на экваторе. В соответствии с уменьшением центробежной силы от экватора к полюсу, сила тяжести увеличивается в том же направлении и достигает максимума на полюсе (где она равна силе тяготения).

Движение системы Земля-Луна. Луна создает приливное торможение суточного вращения нашей планеты, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ имеет большое географическое значение, в случае если рассматривать длительные (в сотни миллионов лет) отрезки геологического времени.

Изменения скорости вращения Земли. Неравномерность суточного вращения Земли принято характеризовать безразмерной величиной - среднемесячным отклонением (δр):

где Т - длительность земных суток; П - длительность атомных суток, равная 86 400 с; ω = 2π/Т и Ω = 2π/П - угловые скорости, соответствующие земным и атомным суткам.

Общие особенности географической оболочки. Географическая оболочка - это материальная система, возникшая на земной поверхности в результате взаимодействия и взаимопроникновения насыщенных организмами литосферы, атмосферы и гидросферы. Природные тела географической оболочки (горные породы, вода, воздух, растительность, живое вещество) имеют различное агрегатное состояние (твердое, жидкое, газообразное) и разные уровни организации вещества (неживое, живое и биокосное - результат взаимодействия живой и неживой субстанций).

Географическая оболочка образована двумя принципиально разными типами материи: атомарно-молекулярным ʼʼнеживымʼʼ веществом и атомарно-организменным ʼʼживымʼʼ веществом. Первое может участвовать только в физико-химических процессах, в результате которых могут появляться новые вещества, но из тех же химических элементов. Второе обладает способностью воспроизводить себе подобных, но различного состава и облика.

Большинство исследователœей вслед за С. В. Калесником называет взаимосвязанное и взаимообусловленное вещественное тело, повсœеместно обрамляющее планету Земля, географической оболочкой. Существуют и другие названия - наружная земная оболочка (П. И. Броунов), эпигеосфера (А. Г. Исаченко), эпигенема (Р. И. Аболин), физико-географическая оболочка (А. А. Григорьев), биогеносфера (И. М. Забелин), ландшафтная сфера (Ю. К. Ефремов, Ф. Н. Мильков), но они не получили широкого применения.

Составные части географической оболочки. Географическая оболочка, или глобальная геосфера, состоит из неразрывного комплекса частных геосфер, занятых преимущественно одним компонентом определœенного состояния и совместно функционирующих в присутствии биоты. Литосфера, атмосфера и гидросфера образуют практически непрерывные оболочки. Биосфера как совокупность живых организмов в определœенной среде обитания не занимает самостоятельного пространства, а осваивает вышеназванные сферы полностью (гидросферу) или частично (атмосферу и литосферу). В землеведении понятие ʼʼгеографическая оболочкаʼʼ включает в себя всœе живые организмы (каждая частная сфера имеет свою биоту, которая является ее неразрывным компонентом), в связи с этим самостоятельное выделœение биосферы вряд ли крайне важно. В биологии, напротив, выделœение биосферы правомерно. Специфическое положение занимают криосфера (сфера холода) и педосфера (почвенный покров).

Для географической оболочки характерно выделœение зонально-провинциальных обособлений, которые называют ландшафтами, или геосистемами. Эти комплексы возникают при определœенном взаимодействии и интеграции геокомпонентов.

Химические элементы в географической оболочке находятся в свободном состоянии (в воздухе), в виде ионов (в воде) и сложных соединœений (живые организмы, минœералы и др.).

ЛЕКЦИЯ 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ЛЕКЦИЯ 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ" 2017, 2018.

Выявление важнейших качественных свойств и особенностей природы географической оболочки — непременное условие познания основных закономерностей ее дифференциации.

I Как уже отмечалось, географическая оболочка — сложная, исторически сложившаяся и непрерывно развивающаяся, целостная и качественно своеобразная материальная система. Ей присущи следующие важнейшие особенности:

1) — ее качественное своеобразие, которое заключается в том, что только в ее пределах вещество находится одновременно в трех физических состояниях: твердом, жидком и газообразном. В связи с чем географическая оболочка состоит из пяти качественно разных, взаимопроникающих и взаимодействующих геосфер: литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы и палеосферы. В пределах каждой из них выделяется несколько компонентов. Например, в пределах литосферы выделяются в качестве самостоятельных компонентов разнообразные горные породы, в биосфере — растения и животные и т. д.

2) — тесное взаимодействие и взаимообусловленность всех ее геосфер и частей, определяющие ее развитие. Опыт человечества показал, что географическая оболочка не конгломерат различных, не зависящих друг от друга предметов и явлений, а сложный комплекс, природная система, представляющая собой единое целое. Достаточно изменить лишь одно звено этой целостной системы, чтобы вызвать изменения во всех других ее частях и в комплексе в целом. Человеческое общество, преобразуя природу с целью более рационального использования природных ресурсов, должно учитывать все возможные последствия воздействия на отдельные звенья этой системы и не допускать нежелательных изменений в нем. Так, выжигая леса на склонах гор Кубы и получая в золе от пожара удобрение всего на одно поколение очень доходных кофейных деревьев, испанским плантаторам не было дела до того, что тропические ливни впоследствии смывали уже беззащитный верхний слой почвы, оставляя после себя лишь обнаженные скалы (Юренков, 1982). Во всех случаях, когда речь идет о воздействии на какие-то звенья природных систем в больших масштабах, должен побеждать разумный подход. Например, выдвигавшийся в 80-х гг. 20 в. и не утвержденный Госпланом бывшего СССР, проект создания Нижнеобского гидрокомплекса, предусматривал получение очень дешевой и в большом количестве столь необходимой Сибири энергии. Но в результате сооружения в низовьях Оби плотины образовалось бы обширное море в виде зоны подтопления, которое около девяти месяцев в году было бы сковано льдом. Это в свою очередь, существенно изменило бы климат сопредельных территорий, нежелательно отразилось бы на сельском хозяйстве, промышленности, здоровье людей. Затопленными оказались бы полезные ископаемые (нефть, газ и др.), миллионы гектаров сельскохозяйственных угодий, леса, который (кроме всего прочего) является важнейшим продуцентом кислорода. Готовые дипломные роботы быстро и недорого, всё это можно найти на сайте zaochnik.ru. Также здесь вы сможете заказать отчет по практике, реферат, семестровую работу, диссертация.

Одним из самых главных проявлений взаимодействия всех геосфер и компонентов географической оболочки является постоянный обмен веществом и энергией, поэтому все стороны и компоненты географической оболочки, слагаясь в основном из определенного, только им свойственного сочетания химических веществ, как правило, включают в себя и некоторое количество веществ, составляющих основную массу остальных компонентов или являющихся производными этой основной массы (А.А. Григорьев, 1952, 1966). Взаимодействие всех сторон, компонентов и частей географической оболочки, их внутренние противоречия — основная причина ее постоянного развития, усложнения, перехода из одной стадии в другую.

3) — эта целостная материальная система не изолирована от внешнего мира, она находится в постоянном взаимодействии с ним. Внешним миром для географической оболочки является, с одной стороны, Космос, с другой — внутренние сферы земного шара (мантия и земное ядро).

Взаимодействие с Космосом проявляется прежде всего в проникновении и трансформации солнечной энергии в пределы географической оболочки, а также в теплоизлучении со стороны последней. Основным источником тепла для географической оболочки является солнечная радиация — 351 10 22 Дж/год. Количество тепла, поступающее за счет процессов, происходящих в земных глубинах, невелико — около 79х10 19 Дж/год (Рябчиков, 1972), т. е. в 4400 раз меньше.

Наряду с солнечной и иной космической энергией на Землю непрерывно поступает межзвездное вещество в виде метеоритов, метеорной пыли (до 10 млн. т/год; Юренков, 1982). В то же время наша планета постоянно теряет легкие газы (водород, гелий), которые, поднимаясь в высокие слои атмосферы, улетучиваются в межпланетное пространство. Этот взаимообмен химическими элементами между Землей и Космосом обосновал В. И. Вернадский. Из земной коры в более глубокие сферы Земли мигрируют железо, магний, сера и другие элементы, а из глубоких сфер поступают кремний, кальций, калий, натрий, алюминий, радиоактивные и другие элементы.

Взаимодействие географической оболочки с внутренними сферами Земли проявляется также в сложном энергетическом взаимообмене, обусловливающем так называемые азональные процессы, и в первую очередь — движения земной коры. Противоречивые, единые и неразрывные зональные и азональные процессы обусловливают главнейшую закономерность географической оболочки — ее зонально-провинциальную дифференциацию.

4) — в географической оболочке происходит как возникновение новых форм, так и распад более сложных образовании, т. е. осуществляется один из основных законов природы — закон синтеза и распада и их единства (Гожев, 1963), что способствует постоянному развивитию и усложнению географической оболочки, ее переходу из одной стадии в другую.

Развитие географической оболочки характеризуется ритмичностью и поступательностью, т. е. переходом от "более простого к более сложному; постоянным усложнением ее зональности и провинциальности, структуры ее природных систем.

Развитие географической оболочки и ее частей подчинено «закону гетерохронности развития» (Калесник, 1970), который проявляется в неодновременности изменения природы географической оболочки от места к месту. Например, отмечавшееся в 20-30-е годы ХХ в. в северном полушарии «потепление Арктики» на Земле не было повсеместным, а одновременно с ним в некоторых районах Южного полушария отмечалось похолодание.

Характерной особенностью развития географической оболочки является усиление относительной консервативности природных условий по мере движения от более высоких широт к более низким. В этом же направлении увеличивается и возраст природных зон. Так, наиболее молодой, послеледниковый возраст имеет тундровая зона; в плиоцен-четвертичное время в основном оформилась лесная зона; в плиоцене — лесостепная, в олигоцен—плиоцене — степная и пустынная.

5) — характеризуется наличием органической жизни, с возникновением которой все остальные геосферы (атмосфера, гидросфера, литосфера) подверглись глубоким изменениям.

6) — она является ареной жизни и деятельности человеческого общества. На нынешнем этапе разумный человек — это показатель высшей стадии развития географической оболочки.

7) — ей свойственна региональная дифференциация. Согласно материалистической диалектике, единство мира не исключает его качественного многообразия. Целостная географическая оболочка неоднородна от места к месту, имеет сложное строение. С одной стороны, географическая оболочка обладает континуальностью (все ее стороны, компоненты и структурные части связаны и пронизаны потоком вещества и энергии; ей свойственна непрерывность распространения), с другой стороны, ей присуща дискретность (наличие внутри этой непрерывной оболочки природно-территориальных комплексов — ПТК, обладающих относительной целостностью.) Причем, непрерывность проявляется в целом сильнее, чем прерывность, т. е. географическая оболочка представляет собой единое целое, сплошное тело, а ее прерывность условна, так как ПТК являются ее составными частями, между которыми нет никаких пустот или чуждых географической оболочке образований (Арманд Д. и др., 1969).

Качественные различия взаимодействий между сторонами и компонентами географической оболочки в разных ее местах, а вместе с этим и ее региональная дифференциация в первую очередь определяются неодинаковыми соотношениями количественных показателей этих сторон и компонентов природы. Так, даже одинаковое количество выпадающих осадков для разных территорий при различных соотношениях количественных показателей других компонентов природы предопределяет различие в степени увлажненности этих территорий со всеми вытекающими отсюда последствиями. Так, при примерно равном количестве осадков в северных районах территории России и на севере Среднеазиатских равнин (200-300 мм/год), но значительно различных величинах солнечной радиации, разном состоянии атмосферы, неодинаковых температурных условиях в первом случае отмечается недостаток тепла и избыток влаги и формируются тундровые ландшафты, во втором— при обилии тепла и недостатке влаги — формируются полупустынные ландшафты.

Диалектическое единство свойств континуальности и дискретности географической оболочки позволяет выделять среди объектов, изучаемых физической географией, относительно самостоятельные разного ранга природно-территориальные комплексы (ПТК) — сложные географические системы (геосистемы).

Под природно-территориальными комплексами понимаются участки географической оболочки, имеющие естественные границы, качественно отличные от других участков и представляющие целостную и закономерную совокупность предметов и явлений. Порядок величин и степень сложности ПТК весьма разнообразны. Наиболее простую внутреннюю организацию имеют небольшие по площади ПТК (ПТК прируслового вала, склона моренного холма, борта лога и др.). С увеличением ранга степень сложности и площадь ПТК увеличиваются, так как они уже включают в себя системы множества ПТК более низкого ранга. В качестве примера таких ПТК можно отметить Восточноевропейскую провинцию таежной зоны, таежную зону в целом и т. п.

ПТК включают в себя все или большинство основных компонентов природы — литогенную основу, воздух, воду, почву, растительность, животный мир. Они являются структурными элементами географической оболочки.

Некоторые физико-географы (К.В. Пашканг, И.В. Васильева и др., 1973) все природные комплексы подразделяют на полные (именуются природно-территориальными и состоят из всех компонентов природы) и неполные и состоят из одного (одночленные природные комплексы) или нескольких (из двух — двучленные, из трех — трехчленные природные комплексы) компонентов природы. Согласно взглядам этих авторов, «природно-территориальные комплексы являются основным объектом изучения физической географии», а одночленные (фитоценоз, воздушная масса и др.), двучленные (например, биоценоз, состоящий из взаимосвязанных фито- и зооценоза) природные комплексы — предметом исследования соответствующих отраслей естествознания: фитоценозы изучаются геоботаникой, воздушные массы — динамической метеорологией, биоценозы — биоценологией. Такая трактовка вопроса вызывает существенные возражения. Во-первых, необходимо уточнить, что ПТК в целом являются основным объектом изучения не физической географии вообще, а региональной физической географии и ландшафтоведения. Во-вторых, весьма сомнительна правомерность выделения так называемых неполных природных комплексов. Очевидно, что природные образования, состоящие из одного компонента природы, не логично называть природным комплексом, даже одночленным. Скорее всего это часть природного комплекса. Так, скопление грубообломочного материала не представляет собой природного комплекса, даже одночленного. Приводимые же в качестве примеров фитоценоз и биоценоз как «неполные» природные комплексы в природе не существуют. В природе нет растительных сообществ, не находящихся в теснейшей взаимосвязи с остальными компонентами природы — литогенной основой, воздухом, водой, животным миром. В этом одно из проявлений важнейшего закона материалистической диалектики— закона единства организма и условий его жизни. И если геоботаник или биоценолог в силу задач, стоящих перед ним, не стремится вскрыть эти взаимосвязи, это совершенно не значит, что эти взаимосвязи не существуют, и не дает никаких оснований фитоценозы и биоценозы именовать неполными природными комплексами.

Неправомерность отнесения фитоценоза к одночленному природному комплексу очевидна уже потому, что эту же территорию биоценолог может рассматривать как двучленный, а ландшафтовед — как полный природный комплекс, состоящий из всех компонентов природы. Сказанное в равной мере относится и к другим «неполным» комплексам.

Все природные комплексы на данной стадии своего развития являются полными. Это уже вытекает из важнейшей закономерности географической оболочки — взаимодействия и взаимообусловленности всех ее геосфер, компонентов и структурных частей. Нет ни одного компонента географической оболочки, который бы не испытывал воздействия других и не воздействовал бы на них. Это взаимодействие осуществляется посредством обмена веществом и энергией.

Важнейшими признаками, по которым один ПТК отличается от другого, являются: их относительная генетическая разнородность; качественные отличия, которые в первую очередь предопределяются различными количественными характеристиками составляющих их компонентов; отличающаяся закономерная совокупность компонентов и сопряженность структурных частей сравниваемых ПТК.

Эволюция земной коры на Земле привела к образованию атмосферы, гидросферы и биосферы. При этом сформировался планетарный природный комплекс, четыре компонента которого, то есть атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера находятся в постоянном взаимодействии и обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. Они могут иметь твердое, жидкое или газообразное состояние, свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.

Вступая во взаимодействие друг с другом эти природные компоненты оказывают взаимное влияют и приобретают новые свойства. Так, на земной поверхности в ходе длительного взаимодействия сфер сформировалась новая оболочка, обладающая своими, специфическими особенностями, которая была названа географической оболочкой. Учение о географической оболочке начало формироваться в начале 20 в. Географическая оболочка – основной объект физической географии.

Географическая оболочка имеет своеобразную пространственную структуру. Она трехмерна и сферична. Это зона наиболее активного взаимодействия природных компонентов, в которой наблюдается наибольшая интенсивность разнообразных физико-географических процессов и явлений. На некотором расстоянии вверх и вниз от земной поверхности, взаимодействие компонентов ослабевает, а затем и вовсе исчезает. Происходит это постепенно и границы географической оболочки – нечеткие. За верхнюю границу часто принимается озоновый слой на высоте 25-30 км. Нижнюю границуеографической оболочки часто проводят по разделу Мохоровичича, то есть по астеносфере, являющейся подошвой земной коры.

Компоненты еографической оболочки сложены веществами разного состава, находящимися в разном состоянии. Они разграничиваются системой активных поверхностей, где происходит взаимодействие вещества и трансформируются потоки энергии. К ним относятся: береговая зона, атмосферные и океанические фронты, приледниковые зоны.

Особенности географической оболочки:

1. Географическая оболочка отличается очень большой сложностью состава и разнообразным состоянием вещества;

2. В ней сосредоточена жизнь и существует человеческое общество;

3. Все физико-географические процессы в этой оболочке протекают за счет солнечной и внутренней энергии Земли;

4. Все виды энергии поступают в оболочку, трансформируются в ней и частично консервируются.

Основных свойств географической оболочки четыре.

1. Ритмичность, связанная с солнечной активностью, движением Земли вокруг Солнца, движением Земли и Луны вокруг Солнца, солнечной системы вокруг центра галактики.

2. Круговорот веществ который делится на круговороты воздушных масс и водных потоков, которые образуют круговороты воздуха и влаги, круговороты минерального вещества и литосферные круговороты, биологические и биохимические круговороты.

3. Целостность и единство, которые проявляются в том, что изменение одного компонента природного комплекса неизбежно вызывает изменение всех остальных и всей системы, как целого. К тому же, изменения, произошедшие в одном месте, отражаются на всей оболочке, а иногда на какой-либо ее части – в другом месте. Единство и целостность географической оболочки обеспечивается системой перемещения вещества и энергии.

Очень важной особенностью географической оболочки является ее способность сохранять свои основные свойства в течение всей истории своего существования. За миллионы лет на Земле изменилось расположение материков, состав атмосферы, произошло образование и развитие биосферы. При этом осталась сущность географической оболочки, как зоны контакта между геосферами, где взаимодействуют эндогенные и экзогенные силы. Сохранились и основные ее свойства: присутствие воды в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном, наличие устойчивых границ между атмосферой, гидросферой и литосферой, постоянство радиационного и теплового балансов, постоянство солевого состава Мирового океана и т. д. Поэтому географическую оболочку называют геостатом , то есть системой, которая способна автоматически поддерживать определенное состояние природной среды. В историческом плане географическая оболочка является самоорганизующейся системой, что приближает ее к биологическим системам.

Если мысленно разрезать географическую оболочку от верхней до нижней границы, то окажется, что нижний ярус представлен плотным веществом литосферы, а верхние ярусы – более легким веществом гидросферы и атмосферы. Такое устройство географической оболочки является результатом эволюции Земли, которая сопровождалась дифференциацией вещества: с выделением плотного вещества в центре Земли и более легкого – по периферии.

Многие физико-географические явления на земной поверхности распределяются в форме полос, вытянутых вдоль параллелей, или под некоторым углом к ним. Это свойство географических явлений называется зональностью.

Все компоненты географической оболочки несут на себе печать воздействия мирового закона зональности. Зональность отмечается для: климатических показателей, растительных группировок, типов почв. В основе зональности физико-географических явлений находится закономерность поступления на Землю солнечной радиации, приход которой убывает от экватора к полюсам.

На основе сочетания поступления тепла и влаги в различные районы земли формируется географическая поясность. Выделяется ряд географических поясов. Они внутренне неоднородны, что, прежде всего, связано с зональной циркуляцией атмосферы и переносом влаги. На этом основании выделяются секторы. Как правило, их 3: два океанических (западный и восточный) и один континентальный.

Секторность – это географическая закономерность, которая выражается в смене основных природных показателей по долготе: от океанов в глубь материков. Все зональные явления определяются эндогенной энергией. Схемы зональности нарушаются орографическими условиями территории.

Высотная поясность – это закономерная смена природных показателей от уровня моря к вершинам гор. Определяется она сменой климата с высотой, в первую очередь изменением количества тепла и влаги. Впервые высотная зональность была описана А. Гумбольдтом.

Иерархия геосистем

Иерархия природной геосистемы . Природная геосистема – исторически сложившаяся совокупность взаимосвязанных природных компонентов, характеризующаяся пространственной и временной организованностью, относительной устойчивостью, способностью функционировать как единое целое, продуцируя новое вещество. Геосистемы могут быть образованиями различной размерности.

Природные геосистемы имеют иерархическую структуру. Это означает, что все геосистемы состоят из нескольких элементов, и каждая геосистема входит в качестве структурного элемента в более крупные.

Существуют три категории геосистем (по пространственным размерам): планетарные (сотни млн. км 2) – ландшафтная оболочка в целом, материки и океаны, пояса, зоны; региональные – физико-географические страны, области провинции, районы; локальные – (от нескольких м 2 до нескольких тысяч м 2) местности, урочища, подурочища, фации.

Каждому из указанных геосистемных таксонов свойственны определенные круговороты вещества и энергии определенного масштаба – большой геологический, биогеохимический, биологический.

Ландшафтная оболочка подчиняется закону иерархической организации слагающих ее частей. В ее структуре участвуют природные геосистемы различных пространственно-временных масштабов. От самых крупных и долговечных образований, таких как океаны и материки, до маленьких и очень изменчивых. Они объединяются в многоступенчатую систему таксонов, именуемую иерархией природных геосистем. Из признания факта соподчиненности разноранговых геосистем происходит методологическое правило триады, согласно которому каждая природная геосистема должна изучаться не только сам по себе, но и обязательно как распадающаяся на подчиненные структурные элементы и одновременно как часть вышестоящего природного единства.

Предложено несколько вариантов таксономической классификации природных геосистем.

До появления жизни на Земле внешнюю, единую оболочку ее составляли три взаимосвязанные оболочки: литосфера, атмосфера и гидросфера. С появлением живых организмов - биосферы, эта внешняя оболочка значительно изменилась. Изменились и все ее составные части - компоненты. Оболочка, Земли, в пределах которой взаимно проникают друг в друга и взаимодействуют нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера, называется географической (земной) оболочкой. Все компоненты географической оболочки существуют не изолированно, они взаимодействуют друг с другом. Так, вода и воздух, проникая по трещинам и порам вглубь горных пород, участвуют в процессах выветривания, изменяют их и в то же время меняются сами. Реки и подземные воды, перемещая минеральные вещества, участвуют в изменении рельефа. Частицы горных пород высоко поднимаются в атмосферу при извержении вулканов, сильных ветрах. Много солей содержится в гидросфере. Вода и минеральные вещества входят в состав всех живых организмов. Живые организмы, отмирая, образуют огромные толщи горных пород. Верхнюю и нижнюю границы географической оболочки разные ученые проводят по-разному. Резких границ она не имеет. Многие ученые считают, что ее мощность составляет в среднем 55 км. По сравнению с размерами Земли это тонкая пленка.

В результате взаимодействия компонентов географическая оболочка обладает присущими только ей свойствами.

Только здесь присутствуют вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии, что имеет огромное значение для всех процессов, происходящих в географической оболочке, и прежде всего для возникновения жизни. Только здесь у твердой поверхности Земли возникла сначала жизнь, а затем появились человек и человеческое общество, для существования и развития которого имеются все условия: воздух, вода, горные породы и полезные ископаемые, солнечное тепло и свет, почвы, растительность, бактериальный и животный мир.

Все процессы в географической оболочке происходят под воздействием солнечной энергии и в меньшей степени внутренних земных источников энергии. Изменение солнечной активности сказывается на всех процессах географической оболочки. Так, например, в период повышения солнечной активности увеличиваются магнитные бури, изменяется скорость роста растений, размножения и миграции насекомых, ухудшается состояние здоровья людей, особенно детей и пожилых. Связь между ритмами солнечной активности и живыми организмами показал русский биофизик Александр Леонидович Чижевский еще в 20-30-х гг. ХХ в.

Географическую оболочку иногда называют природной средой или просто природой, имея в виду главным образом природу в границах географической оболочки.

Все компоненты географической оболочки связаны в единое целое посредством круговорота веществ и энергии, благодаря которому осуществляется обмен веществ между оболочками. Круговорот веществ и энергии - это важнейший механизм природных процессов географической оболочки. Существуют различные круговороты веществ и энергии: воздушные круговороты в атмосфере, земной коре, круговороты воды и др. Для географической оболочки большое значение имеет круговорот воды, который осуществляется благодаря движению воздушных масс. Вода, одно из наиболее удивительных веществ природы, отличающееся большой подвижностью. Способность переходить из жидкого в твердое или газообразное состояние при незначительных изменениях температуры позволяет воде ускорять различные природные процессы. Без воды не может быть и жизни. Вода, находясь в круговороте, вступает в тесные взаимодействия с другими компонентами, связывает их между собой и является важным фактором формирования географической оболочки.

Огромная роль в жизни географической оболочки принадлежит биологическому круговороту. В зеленых растениях, как известно, на свету из углекислого газа и воды образуются органические вещества, которые служат пищей для животных. Животные и растения после отмирания разлагаются бактериями и грибами до минеральных веществ, которые затем вновь поглощаются зелеными растениями. Одни и те же элементы многократно образуют органические вещества живых организмов и многократно снова переходят в минеральное состояние.

Ведущая роль во всех круговоротах принадлежит круговороту воздуха в тропосфере, который включает всю систему ветров и вертикальное движение воздуха. Движение воздуха в тропосфере втягивает в глобальный круговорот и гидросферу, образуя мировой круговорот воды. От него зависит и интенсивность других круговоротов. Наиболее активно круговороты происходят в экваториальном и субэкваториальном поясах. А в полярных областях наоборот, они протекают особенно медленно. Все круговороты взаимосвязаны между собой.

Каждый последующий круговорот отличается от предыдущих. Он не образует замкнутого круга. Растения, например, берут из почвы питательные вещества, а отмирая, отдают их значительно больше, так как органическая масса растений создается в основном за счет углекислого газа атмосферы, а не за счет веществ, поступающих из почвы. Благодаря круговоротам происходит развитие всех компонентов природы и географической оболочки в целом.

Что делает нашу планету неповторимой? Жизнь! Трудно представить себе нашу планету без растений и животных. В самых разнообразных формах она пронизывает не только водную и воздушную стихии, но и верхние слои земной коры. Возникновение биосферы является принципиально важным этапом развития географической оболочки и всей Земли как планеты. Главная роль живых организмов - обеспечение развития всех жизненных процессов, в основе которых лежит солнечная энергия и биологический круговорот веществ и энергии. Жизненные процессы состоят из трех главных этапов: создания в результате фотосинтеза органического вещества первичной продукции; превращения первичной (растительной) продукции во вторичную (животную); разрушения первичной и вторичной биологической продукции бактериями, грибами. Без этих процессов жизнь невозможна. Живые организмы включают: растения, животные, бактерии и грибы. Каждая группа (царство) живых организмов выполняет определенную роль в развитии природы.

Жизнь на нашей планете возникла 3 млрд. лет назад. Все организмы в течение миллиардов лет развивались, расселялись, изменялись в процессе развития и в свою очередь воздействовали на природу Земли - среду своего обитания.

Под влиянием живых организмов в воздухе стало больше кислорода и уменьшилось содержание углекислого газа. Зеленые растения - основной источник атмосферного кислорода. Другим стал состав Мирового океана. В литосфере появились горные породы органического происхождения. Залежи угля и нефти, большинство отложений известняков - результат деятельности живых организмов. Результатом деятельности живых организмов является также образование почв, благодаря плодородию которых возможна жизнь растений. Таким образом, живые организмы являются мощным фактором преобразования и развития географической оболочки. Гениальный русский ученый В. И. Вернадский считал живые организмы самой могущественной по своим конечным результатам силой на земной поверхности, преобразующей природу.