Состав, компоненты, строение и свойства географической оболочки Земли

Достижения в области сейсмологии дали человечеству более подробное знание о Земле и слоях, из которых она состоит. Каждый слой имеет собственные свойства, состав и характеристики, которые влияют на основные процессы, происходящие на планете. Состав, строение и свойства географической оболочки определяются ее основными составляющими.

Представления о Земле в разные времена

Издревле люди стремились понять формирование и состав Земли. Самые ранние предположения носили исключительно ненаучный характер, в виде мифов или религиозных басен с участием богов. В период античности и средневековья возникло несколько теорий о происхождении планеты и ее надлежащего состава. Наиболее древние теории представляли землю в виде плоской сферы или куба. Уже в 6 веке до нашей эры греческие философы стали рассуждать о том, что земля на самом деле круглая и имеет в своем составе минералы и металлы. В 16 веке Эдмундом Галлеем было выдвинуто предположение о том, что Земля состоит из концентрических сфер, а внутри является полой. В начале 19 века горное дело и промышленная революция способствовали стремительному развитию науки о земле. Было обнаружено, что скальные образования были расположены по порядку их формирования во времени. Одновременно, геологи и естествоиспытатели стали понимать, что возраст окаменелости может быть определен с геологической точки зрения.

Исследование химического и геологического состава

Строение и свойства географической оболочки отличается от остальных слоев по химическому и геологическому составу, а также огромные различия имеются в температуре и давлении. Современное научное понимание внутренней структуры Земли основано на умозаключениях, сделанных с помощью сейсмического мониторинга вместе с измерениями гравитационного и магнитного полей. К началу 20 века развитие радиометрического датирования, которое используется для определения возраста минералов и горных пород, дало возможность получения более точных данных касательно истинного возраста Земли, который составляет приблизительно 4-4,5 миллиарда лет. Развитие современных методов добычи полезных ископаемых и драгоценных металлов, а также растущее внимания к важности минералов и их природных распределение также способствовали стимулированию развития современной геологии, в том числе знание о том, какие слои входят в состав географической оболочки земли.

Строение и свойства географической оболочки

Геосфера включает в себя гидросферу, опускаясь примерно на глубину десяти километров над уровнем моря, земную кору и часть атмосферы, простираясь в высоту до 30 километров. Наибольшее расстояние оболочки варьируется в пределах сорока километров. Этот слой испытывает на себе воздействие как наземных, так и космических процессов. Вещества встречаются в 3 физических состояниях, и могут состоять из мельчайших элементарных частиц, таких как атомы, ионы и молекулы, а также включать множество дополнительных многокомпонентных конструкций. Строение географической оболочки, как правило, рассматривают в виде общности природных и социальных явлений. Компоненты географической оболочки представлены в виде горных пород в земной коре, воздуха, воды, почвы и биогеоценозов.

Характерные особенности геосферы

Строение и свойства географической оболочки подразумевают наличие важного ряда характерных особенностей. К ним относятся: целостность, круговорот материи, ритм и постоянное развитие.

1. Целостность определяется итогами непрекращающегося обмена веществами и энергией, а сочетание всех составляющих соединяет их в одно материальное целое, где трансформация любого из звеньев может привести к глобальным переменам во всех остальных.
2. Географическая оболочка характеризуется наличием цикличного круговорота материи, например, атмосферной циркуляции и океанических поверхностных течений. Более сложные процессы сопровождаются изменением агрегатного состава вещества (круговорот воды в природе). В других циклах есть химическое преобразование материи или так называемый биологический цикл.
3. Еще одной особенностью оболочки является ее ритм, то есть повторение во времени различных процессов и явлений. Вызвано это по большей части по воле астрономических и геологических сил. Есть 24-х часовые ритмы (смена дня и ночи), годовые ритмы (смена времен года), ритмы, происходящие в течение века (например, 30-летние циклы, в которых наблюдаются колебания климата, ледников, уровней озер и объемов рек). Есть даже ритмы, происходящие на протяжении веков (например, чередование фазы прохладного и влажного климата с фазой горячего и сухого, происходящие раз в 1800-1900 лет). Геологические ритмы могут длиться от 200 до 240 миллионов лет и так далее.
4. Строение и свойства географической оболочки непосредственно связаны с непрерывностью развития.

Непрерывное развитие

Есть некоторые результаты и особенности непрерывного развития. Во-первых, существует местное разделение материков, океанов и морского дна. На это разграничение оказывают влияние пространственные особенности географической структуры, в том числе географическая и высотная зональность. Во-вторых, существует полярная асимметрия, проявляющаяся в наличии существенных различий Северного и Южного полушарий. Это проявляется, например, в распределении материков и океанов, климатических поясов, состава флоры и фауны, видах и формах рельефов и ландшафтов. В-третьих, развитие в геосфере неразрывно связано с пространственной и природной неоднородностью. Это, в конечном итоге, приводит к тому, что в разных регионах одновременно могут наблюдаться различные уровни эволюционного процесса. Например, древний ледниковый период в различных частях земли начался и закончился в разное время. В определенных природных областях климат становится более влажным, в то время, как в других наблюдается совершенно обратная картина.

Литосфера

Строение географической оболочки включает в себя такой компонент, как литосфера. Это твердая, внешняя часть земли, простирающаяся на глубину около 100 километров. Этот слой включает кору и верхнюю часть мантии. Самый прочный и твердый слой Земли связывают с таким понятием, как тектоническая активность. Литосфера разделена на 15 крупных литосферных плит: северо-американская, карибская, южноамериканская, шотландская, антарктическая, евразийская, аравийская, африканская, индийская, филиппинская, австралийская, тихоокеанская, Хуан де Фука, Кокос и Наска. Состав географической оболочки Земли на этих участках характеризуется наличием различных типов пород литосферной коры и мантии. Литосферная кора характеризуется континентальным гнейсом и океаническим габбро. Ниже этой границы, в верхних слоях мантии, встречается перидотит, породы в основном состоят из минералов оливина и пироксена.

Взаимодействие компонентов

В состав географической оболочки входят четыре природные геосферы: литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера. Вода испаряется из морей и океанов, ветры перемещают воздушные потоки на сушу, там образуются и выпадают осадки, которые возвращается в мировой океан различными путями. Биологический цикл растительного царства заключается в преобразовании неорганики в органику. После гибели живых организмов органические вещества возвращаются в земную кору, трансформируясь постепенно в неорганические.

Важнейшие свойства

Свойства географической оболочки:

1. Возможность аккумулирования и преобразования энергии солнечного света.
2. Наличие свободной энергии, необходимой для большого количества разнообразных природных процессов.
3. Уникальная способность производить биологическое разнообразие и служить естественной средой для жизни.
4. Свойства географической оболочки включают огромное разнообразие химических элементов.
5. Энергия поступает как из космоса, так и из глубинных земных недр.

Уникальность географической оболочки состоит в том, что на стыке литосферы, атмосферы и гидросферы зародилась органическая жизнь. Именно здесь появилось и развивается до сих пор все человеческое общество, используя для своей жизнедеятельности необходимые ресурсы. Географическая оболочка покрывает всю планету, поэтому ее называют планетарным комплексом, включающим в себя горные породы в составе земной коры, воздух и воду, почву и огромное биологическое разнообразие.