6. Земля как часть солнечной системы: форма и размеры. Годовое и суточное движение Земли, их следствия Возраст Земли. Геологическое летосчисление.

Земля — небольшая планета Солнечной системы. По своим размерам она превосходит Венеру, Меркурий, Марс и Плутон. Средний радиус Земли составляет 6371 км, при этом экваториальный радиус Земли больше полярного, т.е. Земля «сплющена» у полюсов, что вызвано вращением Земли вокруг своей оси. Полярный радиус Земли равен 6357 км, а экваториальный — 6378 км. Длина окружности Земли составляет примерно 40 тыс. км. А площадь поверхности нашей планеты составляет примерно 510 млн. км2. Земля вращается вокруг Солнца и делает полный оборот за 365 дней 6 часов и 9 минут. «Лишние» часы и минуты образуют дополнительный день — 29 февраля, поэтому существует високосный год (год, кратный 4). Земля также вращается вокруг своей оси, что приводит к суточной смене дня и ночи. Земная ось — воображаемая прямая, проходящая через центр Земли. Ось пересекает поверхность Земли в двух точках: Северном и Южном полюсах. Земная ось наклонена на 23,5°, что приводит к смене времён года на нашей планете. Когда к Солнцу обращена область вокруг Северного полюса, в Северном полушарии лето, а в Южном — зима. Когда к Солнцу обращена область вокруг Южного полюса — наоборот. 22 июня Солнце стоит в зените над Северным тропиком — это самый длинный день в году в Северном полушарии, 22 декабря — над Южным тропиком — это самый короткий день в Северном полушарии, по самый длинный в Южном. 21 марта и 23 сентября — дни весеннего и осеннего равноденствия — дни когда день равен ночи, а Солнце находится в зените над экватором. Шарообразность Земли приводит к неравномерному нагреву земной поверхности. Приэкваториальные районы Земли (жарким тепловой пояс), размещающиеся между тропиками, получают максимальное количество солнечного тепла, в то время как полярные (холодные тепловые пояса) – минимальное, что приводит к отрицательным температурам в полярных широтах.

Геологическая история Земли начинается со времени образования земной коры — твердой каменной оболочки планеты. Что было до этого — установить трудно, так как нет соответствующих горных пород, следов геологических процессов. Земля, как считают ученые, образовалась 4,6 млрд. лет назад, а земная кора сформировалась около 2,5-3,5 млрд. лет назад, о чем свидетельствуют древние горные породы;

Определенный отрезок времени, отвечающий наиболее крупному этапу развития земной коры и органического мира, принято называть геологической эрой. Вся история развития Земли поделена на 5 эр. В свою очередь эры подразделяются на геологические периоды, название которых чаще всего связано с местностью, где впервые были найдены соответствующие отложения.

7. Глубинное строение Земли. Литосфера, химическое строение, ее границы. Минералы и горные породы и их разнообразие.

Литосфе́ра — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.

Земля на основании геофизических исследований разделяется на три геосферы: земную кору, мантию и кору. Эта модель строения Земли разработана в первой половине XX века сейсмологами Х. Джефрисом и Б. Гутенбергом.

Средний радиус Земли ~ 6 370 км.

Ядро Земли – центральная, наиболее глубокая геосфера. Средний радиус 3,5 тыс. км. Делится на внешнее и внутреннее ядро (субядро). Внутреннее субядро имеет радиус 1225 км. Температура в центре ядра 5000˚С, плотность – 12,5 г/см3, давление до 361 ГПа. Предполагают, что внутреннее ядро твердое, а внешнее – жидкое, плотность внешнего ядра 10г/см3.

Граница между мантией и внешним ядром располагается на глубине 2 900 км. На этой границе скорость распространения продольных волн уменьшается с 13,6 км/с (в мантии) до 8,1 км/с (в ядре), а скорость поперечных волн – с 7,3 км/с до нуля, это означает, что внешнее ядро жидкое.

Химический состав

Масса Земли приблизительно равна 5,9736·1024 кг. Она состоит в основном из железа (32,1 %), кислорода (30,1 %), кремния (15,1 %), магния (13,9 %), серы (2,9 %), никеля (1,8 %), кальция (1,5 %) и алюминия (1,4 %); на остальные элементы приходится 1,2 %. Из-за сегрегации по массе область ядра, предположительно, состоит из железа (88,8 %), небольшого количества никеля (5,8 %), серы (4,5 %) и около 1 % других элементов[. Примечательно, что углерода, являющегося основой жизни, в земной коре всего 0,1 %.

Геохимик Франк Кларк вычислил, что земная кора чуть более, чем на 47 % состоит из кислорода. Наиболее распространённые породообразующие минералы земной коры практически полностью состоят из оксидов; суммарное содержание хлора, серы и фтора в породах обычно составляет менее 1 %. Основными оксидами являются кремнезём (SiO2), глинозём (Al2O3), оксид железа (FeO), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), оксид калия (K2O) и оксид натрия (Na2O). Кремнезём служит главным образом кислотной средой, формирует силикаты; природа всех основных вулканических пород связана с ним. Из расчётов, основанных на анализе 1 672 видов пород, Кларк сделал вывод, что 99,22 % из них содержат 11 оксидов (таблица справа). Все прочие компоненты встречаются в очень незначительных количествах.

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются. Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов. Бывают: магматические(горные породы, которые образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании), осадочные ( породы, которые образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше), метаморфические (Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли)

Минералы - понятие очень широкое. Минералами называют однородные по составу и строению части горных пород и руд. Они представляют собой природные химические соединения, возникшие в результате различных геологических процессов. Минералов в природе великое множество. Для изучения и поиска их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам.

Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии. Однако есть жидкие (самородная ртуть) и даже газообразные минералы (углекислый газ, сероводород). Поразительно разнообразны внешние признаки, по которым минералы отличаются друг от друга. Одни из них прозрачны, другие мутны, полупрозрачны или совершенно не пропускают свет.

8. Понятие рельеф и рельефообразование. Эндогенные и экзогенные процессы, изменяющие поверхность Земли. Классификация форм рельефа. Главные планетарные формы рельефа – материки и океаны. Горы и равнины. Значение рельефа.

Рельеф — совокупность неровностей твёрдой земной поверхности и иных твёрдых планетных тел, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития.

Рельеф формируется в результате взаимодействия внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил. Эндогенные и экзогенные процессы рельефообразования действуют постоянно. При этом эндогенные процессы в основном создают главные черты рельефа, а экзогенные пытаются выровнять рельеф.

Основными источниками энергии при рельефообразовании являются:

Внутренняя энергия Земли;

Энергия Солнца;

Сила тяжести;

Влияние космоса.

Источником энергии эндогенных процессов является тепловая энергия Земли, связанная с процессами, происходящими в мантии (радиоактивный распад). За счет эндогенных сил произошло выделение земной коры из мантии с образованием двух ее типов: континентальной и океанической.

Эндогенные силы вызывают: движения литосферы, образование складок и разломов, землетрясения и вулканизм. Все эти движения отражаются в рельефе и приводят к образованию гор и прогибов земной коры.

Разломы земной коры различают по: размерам, форме и по времени образования. Глубокие разломы образуют крупные блоки земной коры, которые испытывают вертикальные и горизонтальные смещения. Такие разломы часто определяют очертания материков.

Экзогенные процессы связаны с поступлением на землю солнечной энергии. Но протекают они при участии силы тяжести. При этом происходит:

Выветривание горных пород;

Перемещение материала под действием силы тяжести (обвалы, оползни, осыпи на склонах);

Перенос материала водой и ветром.

Выветриванием называется совокупность процессов механического разрушения и химического изменения горных пород.

Общее воздействие всех процессов разрушения и переноса горных пород называется денудацией. Денудация ведет к выравниванию поверхности литосферы. Если бы на Земле не было эндогенных процессов, то она давно имела бы совершенно ровную поверхность. Эту поверхность называют главным уровнем денудации.

Таким образом, рельеф поверхности литосферы является результатом противодействия эндогенных и экзогенных процессов. Первые создают неровности рельефа, а вторые их выравнивают. При рельефообразовании могут преобладать эндогенные или экзогенные силы. В первом случае высота рельефа увеличивается. Это восходящее развитие рельефа. Во втором случае разрушаются положительные формы рельефа и заполняются углубления. Происходит снижение высот поверхности и выполаживание склонов. Это нисходящее развитие рельефа.

Эндогенные и экзогенные силы в течение длительного геологического времени уравновешиваются. Однако в короткие промежутки времени преобладает одна из этих сил. Смена восходящих и нисходящих движений рельефа приводит к цикличности процессов. То есть вначале образуются положительные формы рельефа, затем происходит выветривание пород, перемещение материала под действием силы тяжести и водой, что приводит к выравниванию рельефа.

Формы рельефа различаются:

• по размерам (планетарные формы рельефа, мегаформы рельефа, макроформы рельефа, мезоформы рельефа, микроформы рельефа, наноформы рельефа);

• по происхождению (тектонические, вулканические, водно-эрозионные, ледниковые, карстовые, эоловые и др.);

• по возрасту и другим признакам;

• по форме (положительные формы рельефа, отрицательные формы рельефа)

Рельеф влияет на формирование климата, от него зависят характер и направление течения рек, с ним связаны и особенности распространения растительного и животного мира. Рельеф существенно влияет на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Известно, что и обычаи населения, и род занятий людей неодинаковы при их расселении на равнинных территориях, в долинах рек или горах.

Планетарные формы рельефа - самые крупные формы рельефа, соизмеримые с размерами самой планеты Земля: материки, ложе Мирового океана.

Ложе океана - основное пространство дна Мирового океана с преобладающими глубинами более 3000 м, простирающееся от подводной окраины материка в глубь океана.

Ложе океана - очень крупная, одного порядка с материками, отрицательная форма рельефа, один из главных элементов рельефа и геологической структуры Земли.

Площадь ложа океана занимает около 255 млн.кв.км., более 50% дна Мирового океана. Ложе океана ограничено материковыми склонами.

Важнейшими элементами рельефа ложа океана являются океанические котловины и разделяющие их срединно-океанические хребты, возвышенности и подводные плато.

Материк - очень крупная положительная форма рельефа; крупный массив земной коры, большая часть которого выступает над уровнем Мирового океана в виде суши, а периферия (шельф, материковый склон) находится ниже его уровня. Для материка характерен континентальный тип строения земной коры мощностью от 25 км (под равнинами) до 70-75 км (под горными системами) с присутствием гранитно-метаморфического слоя.

В современную геологическую эпоху существует шесть материков (в порядке убывания площади): Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида, Австралия.

9. Атмосфера, ее строение, состав, значение. Нагревание атмосферы. Вода в атмосфере. Давление атмосферы, его измерение. Ветер, скорость, сила, направление. Общая циркуляция атмосферы. Охрана атмосферы.

Атмосфера — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Поскольку не существует резкой границы между атмосферой и межпланетным пространством, то обычно атмосферой принято считать область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое.

Атмосфера — это смесь газов, состоящая из азота (78,08 %), кислорода (20,95 %), углекислого газа (0,03 %), аргона (0,93 %), небольшого количества гелия, неона, ксенона, криптона (0,01 %), озона и других газов, но их содержание ничтожно (табл. 1). Современный состав воздуха Земли установился более сотни миллионов лет назад, однако резко возросшая производственная деятельность человека все же привела к его изменению. В настоящее время отмечается увеличение содержания СО2 примерно на 10-12 %.

В атмосфере можно выделить несколько слоев, различающихся по температуре и плотности

Тропосфера — самый нижний слой атмосферы, толщина которого над полюсами составляет 8-10 км, в умеренных широтах — 10-12 км, а над экватором — 16-18 км.

В тропосфере сосредоточено около 80 % массы атмосферы, находится почти весь водяной пар, возникают грозы, бури, облака и осадки, а также происходит вертикальное (конвекция) и горизонтальное (ветер) перемещение воздуха. Можно сказать, что погода в основном формируется в тропосфере.

Стратосфера — слой атмосферы, расположенный над тропосферой на высоте от 8 до 50 км. Цвет неба в этом слое кажется фиолетовым, что объясняется разреженностью воздуха, из-за которой солнечные лучи почти не рассеиваются.

В стратосфере сосредоточено 20 % массы атмосферы. Воздух в этом слое разрежен, практически нет водяного пара, а потому почти не образуются облака и осадки. Однако в стратосфере наблюдаются устойчивые воздушные течения, скорость которых достигает 300 км/ч.

Мезосфера — слой атмосферы, расположенный на высоте 50-80 км. Плотность воздуха здесь в 200 раз меньше, чем у поверхности Земли. Цвет неба в мезосфере кажется черным, в течение дня видны звезды. Температура воздуха снижается до -75 (-90)°С.

На высоте 80 км начинается термосфера. Температура воздуха в этом слое резко повышается до высоты 250 м, а потом становится постоянной: на высоте 150 км она достигает 220-240 °С; на высоте 500-600 км превышает 1500 °С.

В ионосфере возникают полярные сияния — свечение разреженных газов под влиянием электрически заряженных летящих от Солнца частиц — и наблюдаются резкие колебания магнитного поля.

Экзосфера — внешний слой атмосферы, расположенный выше 1000 км. Этот слой еще называют сферой рассеивания, так как частицы газов движутся здесь с большой скоростью и могут рассеиваться в космическое пространство.

Значение атмосферы в природе и жизни человека:

— благодаря газообразной оболочке поверхность Земли не нагревается днем и не остывает ночью так сильно, как, например, поверхность Луны, лишенная атмосферы;

— атмосфера предохраняет Землю от метеоритов, большая часть которых сгорает и не долетает до поверхности планеты;

— озоновый экран (озоносфера) защищает человечество от избыточных ультрафиолетовых излучений, большая доза которых губительна для организма;

— кислород, содержащийся в атмосфере, необходим всем живым организмам для дыхания.

Нагревание атмосферного воздуха

Солнечные лучи проходят через прозрачную атмосферу, не нагревая ее, они достигают земной поверхности, нагревают ее, а от нее в последующем нагревается воздух. Степень нагрева поверхности, а значит и воздуха, зависят, прежде всего, от широты местности. Но в каждой конкретной точке она (tо) будет определяться также целым рядом факторов, среди которых основными являются:

• высота над уровнем моря;

• подстилающая поверхность;

• удаленность от побережий океанов и морей.

Поскольку нагревание воздуха происходит от земной поверхности, то чем меньше абсолютные высоты местности, тем выше температура воздуха (на одной широте). В условиях ненасыщенного водяными парами воздуха наблюдается закономерность: при подъеме на каждые 100 метров высоты температура (tо) уменьшается на 0,6оС.

Качественные характеристики поверхности.

Разные по цвету и структуре поверхности по разному поглощают и отражают солнечные лучи. Максимальная отражательная способность характерна для снега и льда, минимальная для темно окрашенных почв и горных пород.

Атмосфе́рное давле́ние — давление атмосферы, действующее на все находящиеся в ней предметы и на земную поверхность, равное модулю силы, действующей в атмосфере на единицу площади поверхности по нормали к ней. В покоящейся стационарной атмосфере давление численно равно весу вышележащего столба воздуха на основание с площадью, равной единице. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени.

Ве́тер — поток воздуха, который быстро движется параллельно земной поверхности. На Земле ветер является потоком воздуха, который движется преимущественно в горизонтальном направлении.

Ветры классифицируют, в первую очередь, по их силе, продолжительности и направлению. Таким образом, порывами принято считать кратковременные (несколько секунд) и сильные перемещения воздуха. Сильные ветры средней продолжительности (примерно 1 минута) называются шквалами. Названия более продолжительных ветров зависят от силы, например, такими названиями являются бриз, буря, шторм, ураган, тайфун. Продолжительность ветра также сильно варьируется: некоторые грозы могут длиться несколько минут, бриз, который зависит от разницы нагрева особенностей рельефа на протяжении суток, длится несколько часов, глобальные ветры, вызванные сезонными изменениями температуры — муссоны — имеют продолжительность несколько месяцев, тогда как глобальные ветры, вызванные разницей в температуре на разных широтах и силой Кориолиса, дуют постоянно и называются пассаты. Муссоны и пассаты являются ветрами, из которых слагается общая и местная циркуляция атмосферы.

Ветер возникает в результате неравномерного распределения атмосферного давления и направлен от зоны высокого давления к зоне низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются. С высотой скорость ветра меняется из-за убывания силы трения.

Для визуальной оценки скорости ветра служит шкала Бофорта. Метеорологическое направление ветра указывается азимутом точки, откуда дует ветер; тогда как аэронавигационное направление ветра — куда дует, таким образом значения различаются на 180°. Многолетние наблюдения за направлением и силой ветра изображают в виде графика — розы ветров.

В ряде случаев важным является не само направление ветра, а положение объекта относительно него. Так, при охоте на животное с острым нюхом к нему подходят с подветренной стороны — во избежание распространения запаха от охотника в сторону животного.

Под общей циркуляцией атмосферы понимают совокупность основных видов воздушных движений в нижней атмосфере, в результате которых осуществляется обмен больших масс воздуха в горизонтальном и вертикальном нап напрямую эти воздушные течения обусловлены прежде всего разницей температур между экваториальными и полярными широтами, материками и океанами, а также вращением Земли вокруг своей оси.

Охрана атмосферы.

Тщательная очистка отходящих газов на действующих предприятиях. В городах, где скапливается транспорт, расширяют площади зеленых насаждений. Деревья – не только мощные производители кислорода, Но и значительно уменьшают запыленность воздуха. 1 га леса в течение одного часа поглощает 2 кг углекислого газа. В лесах пыли в 8-10 раз меньше, чем в безлесной местности. Тоннели для машин и подземные переходы для пешеходов. Законодательное закрепление правовых мер, которые предусматривают в случае нарушения, административные, дисциплинарные, уголовные и материальные меры ответственности.