WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:   || 2 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический университет

им. Г. И. Носова»

Кафедра начального образования

О. А. КОЛМОГОРОВА

ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ

Учебное пособие

Магнитогорск

УДК 91

ББК Д820я73

Колмогорова О. А. Землеведение: учебное пособие. – Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г. И. Носова», 2015. – 176 с.

Рецензенты: кандидат педагогических наук, директор МАОУ «Академический лицей» г. Магнитогорск Л.Н.Смушкевич;

Кандидат биологических наук, доцент кафедры специального образования и медико-биологических дисциплин ФГБОУ ВПО «МГТУим. Г. И. Носова»

Т. Б. Легостаева Предлагаемое учебное пособие «Землеведение» разработано для обеспечения выполнения требований Федерального государственного образовательного стандарта к минимуму содержания и подготовки бакалавров по направлению 050100 «Педагогическое образование» с профилем «Начальное образование» и формирования у обучающихся по данному стандарту соответствующих компетенций.

В основу пособия положена информация из учебника Ю. П. Селиверстова, А. А. Бобкова «Землеведение», использованы авторские наработки, а также информация различных образовательных сайтов. В теоретическом блоке раскрываются вопросы курса «Землеведение», содержащие три раздела, каждый из которых имеет дополнительный параграф в разделе «Хрестоматия», куда включены дополнительные материалы, необходимые при изучении лекций.



Также в пособии представлены контрольно-измерительные материалы по курсу, глоссарий, список литературы с рекомендуемыми интернет-источниками.

Настоящее учебное пособие будет полезно студентам педагогических вузов, изучающих дисциплины: «Естествознание. Землеведение», «Основы методики преподавания естествознания», «Методика преподавания интегративного курса «Окружающий мир».

© Колмогорова О. А., 2015 Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, СОДЕРЖАНИЕ 1 ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА «ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ»

1.1 Предмет и задачи общего землеведения

1.2 Место общего землеведения в системе географических наук

1.3 Новый этап в развитии географии как науки сегодня

1.4 Географическая оболочка и ее закономерности

2. ЗЕМЛЯ И ВСЕЛЕННАЯ

2.1. Теории и концепции возникновения Вселенной

2.2. Галактика и типы галактик

2.3. Солнечная система

2.4. Земля

2.5. Взаимодействие Земли и космоса

3. ЖИВАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

3.1 Свойства Земли

3.2. Понятие о литосфере

3.3. Понятие об атмосфере

3.4 Понятие о гидросфере

3.5 Понятие о биосфере

4. ХРЕСТОМАТИЯ

4.1. История становления и развития Землеведения

4.2. Образование галактик

4.3. Граница Мохоровичича

4.4. Вертикальное строение и состав оболочек атмосферы

5. ГЛОССАРИЙ

6. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

6.1. Тесты по теме «Предмет и задачи курса «Землеведение»

6.2. Тесты по теме «Земля и Вселенная»

6.3.Тесты по теме «Живая оболочка Земли»





7. ЛИТЕРАТУРА

7.1. Список основной литературы

7.2. Список дополнительной литературы

7.3. Список рекомендуемых Интернет – источников

1 ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА «ЗЕМЛЕВЕДЕНИЕ»

1.1 Предмет и задачи общего землеведения Землеведение объединяет информацию о всех процессах и явлениях, происходящих после формирования планеты из межзвездной туманности. За это время на нашей планете возникли земная кора, воздушная и водная оболочки, в разной степени насыщенные живым веществом. В результате их взаимодействия по периферии планеты сформировался специфический материальный объем – географическая оболочка. Географическая оболочка – это материальная система, возникшая на земной поверхности в результате взаимодействия и взаимосвязи энергии и внешней среды.

Предметом общего землеведения является изучение общих закономерностей строения, функционирования и развития географической оболочки в целом, ее компонентов и природных комплексов в единстве и взаимодействии с окружающим пространством-временем на разных уровнях его организации (от Вселенной до атома) и устанавливающую пути создания и существования современных природных (природно-антропогенных) обстановок, тенденции их возможного преобразования в будущем.

Итак, землеведение – это фундаментальная наука, изучающая общие закономерности строения, функционирования и развития географической оболочки в единстве и взаимодействии с окружающим пространством-временем.

В системе фундаментального географического образования курс общего землеведения выполняет несколько важных функций:

1. Землеведение закладывает основы географического мировоззрения и мышления. Процессы и явления рассматриваются в системной связи между собой и с окружающим пространством, тогда как частные дисциплины вынуждены изучать их, прежде всего, отдельно друг от друга.

2. Землеведение – это теория географической оболочки как целостной системы, являющейся носителем географической и иной информации развития материи, что имеет принципиальное значение для географии в целом и позволяет использовать положения землеведения в качестве методологической основы географического анализа.

3. Землеведение служит теоретической базой глобальной экологии, которая сосредоточивает усилия на оценке текущего состояния и прогнозирования ближайших изменений географической оболочки как среды существования живых организмов и обитания человека с целью обеспечения экологической безопасности.

4. Землеведение является теоретической базой и основой эволюционной географии – огромного блока дисциплин, исследующих и расшифровывающих историю возникновения и развития нашей планеты, ее окружения и пространственно-временную неоднородность геологического (географического) прошлого. Общее землеведение обеспечивает правильность понимания прошлого, аргументированность причин и следствий современных процессов и явлений в ГО, корректность их анализа и переноса на аналогичные события былого.

5. Землеведение – это своеобразный мост между географическими знаниями, навыками и представлениями, полученными в школьных курсах, и теорией географической оболочки.

Всем наукам, в том числе и землеведению, свойственны три ступени познания:

–  –  –

- приведение их в систему, создание классификаций и теорий;

- научный прогноз, практическое применение теории.

Современное землеведение исследует геосферы, слагающие географическую оболочку, следит за их состоянием, составляет региональные и глобальные прогнозы ее развития.

Развитие общего землеведения как науки неотделимо от развития географии. Поэтому задачи, стоящие перед географией, являются в той же мере и задачами общего землеведения.

Итак, задачей землеведения является изучение непосредственного окружения Земли и географической оболочки, которая является средой деятельности человека.

Все задачи землеведения решаются на базе как традиционных и новых методов географических исследований (картографического, статистического, геофизического и др.), так и новейших достижений геоинформатики, дистанционного зондирования, космического землеведения.

Как наука Землеведение прошло длительный путь исторического развития.

Проблемы строения Земли волновали ученых с глубокой древности. Уже в древнем Китае, Египте, Вавилоне составлялись изображения поверхности Земли.

Планы города Вавилон, побережья Средиземного моря сохранились до сих пор.

Землеописание, т.е. география (от. гео – греч. «Земля» и графил – «описание») активно разрабатывалось в Древней Греции. Многих ученых античного периода интересовал вопрос о форме Земли. Высказывались различные идеи, в частности, что Земля находится на трех слонах, которые стоят на черепахе, плавающей в океане, и др. Более подробная информация о процессе становления и развития землеведения, как науки, представлена в хрестоматии 1.

1.2 Место общего землеведения в системе географических наук Землеведение в настоящее время является фундаментальной наукой, основой для развития других физико-географических дисциплин, в частности – почвоведения, ландшафтоведения, биогеографии, космического землеведения, геологии, метеорологии, океанологии, климатологии и других. Как видно выше, в системе географических дисциплин землеведение занимает особое место.

Землеведение изучает строение планеты Земля поэтому его можно считать частным вариантом планетоведения.

Как уже было сказано выше, землеведение связано с географий.

Географией называется комплекс тесно связанных между собой наук, который делится на четыре блока (В. П. Максаковский, 1998): физикогеографические, социально-экономико-географические науки, картографию, страноведение. Каждый из этих блоков, в свою очередь, подразделяется на системы географических наук.

Блок физико-географических наук состоит из общих физикогеографических наук, частных (отраслевых) физико-географических наук, палеогеографии. Общие физико-географические науки делятся на общую физическую географию (общее землеведение) и региональную физическую географию.

Все физико-географические науки объединяет единый объект исследования. Сейчас уже большинство ученых пришли к общему мнению о том, что все физико-географические науки изучают географическую оболочку.

По определению Н. И. Михайлова (1985), физическая география – это наука о географической оболочке Земли, ее составе, структуре, особенностях формирования и развития, пространственной дифференциации.

–  –  –

В настоящее время в окружающей среде наблюдается быстрое развитие негативных процессов, в частности, изменение климата, возрастание загрязнения и др.

Проблемы взаимоотношений человеческого общества и природы в наши дни как никогда актуальны. Географическая оболочка в настоящее время сильно изменилась под воздействием человека. В ней сосредоточены области наивысшей хозяйственной активности общества. Сейчас ее уже невозможно рассматривать без учета воздействия человека. В связи с этим в работах географов стало формироваться представление о сквозных направлениях (В. П. Максаковский, 1998). В общем землеведении как фундаментальной науке особенно выделена важность данных направлений.

Во-первых, это гуманизация, т.е. поворот к человеку, всем сферам и циклам его деятельности. Гуманизация – новое мировоззрение, утверждающее ценности общечеловеческого, общекультурного достояния, поэтому география должна рассматривать связи «человек – хозяйство – территория – окружающая среда».

Во-вторых, это социологизация, т.е. повышение внимания к социальным аспектам развития.

В-третьих, экологизация – направление, которому в настоящее время придается исключительно важное значение. Экологическая культура человечества должна включать навыки, осознанную необходимость и потребность соизмерять деятельность общества и каждого человека с возможностями сохранения позитивных экологических качеств и свойств окружающей среды.

В-четвертых, экономизация – направление, характерное для многих наук.

Для грамотного контроля за происходящими процессами необходимо прежде всего знать строение нашей планеты и законы, управляющие ее развитием. Земля – наш общий дом, а от современных действий человеческого общества будут зависеть качество и комфортность проживания нашего и будущих поколений.

–  –  –

Итак, географическая оболочка – это материальная система, возникшая на земной поверхности в результате взаимодействия и взаимосвязи энергии и внешней среды. Рассмотрим основные понятия, предложенные в определении «географической оболочки»

Система –это совокупность элементов, находящихся в определенном отношении.

Все то, с чем данная система взаимодействует, называют средой.

Географические системы взаимодействуют между собой территориально и функционально.

Виды систем географической оболочки Механические системы характеризуются силовым взаимодействием образующих их тел, имеющих массу. К ним относятся космические тела, воздушные и морские течения и др. Механическую систему рассматривают как систему равновесия сил. В случае его отсутствия система направленно изменяется и вскоре разрушается.

Термодинамические системы связаны с движением вещества, обусловленным преобразованием или переносом энергии. (в отличие от изолированных систем, исследуемых классической термодинамикой, геосистемы относятся к числу открытых, т.е. обменивающихся веществом и энергией с внешней средой) Термодинамическими системами являются различные термические циркуляции вещества, если с ними связаны переходы или потоки энергии. Например, круговорот воды в природе.

Биокосные системы – это системы, в которых неразрывно связаны и взаимодействуют живое и неживое вещества. Примером биокосной системы является почва, представляющая собой единство минерального вещества (порода, вода, воздух), живых организмов и мертвого биоорганического вещества (гумус и др.). Если изъять из почвы один из этих компонентов, то она утратит свои характерные свойства (прежде всего плодородие), т.е. станет другой системой.

Триггерные системы (переключающие) – имеют два и более устойчивых состояний. Например, ледниковое и безледное состояние земной поверхности, функционирование гейзера (покой – выброс). Понятие триггерности важно для оценки возможных экологических последствий, т.к. энергетически легче удержать явление в определенном состоянии, чем вернуть его в прежнее, если начался переходный процесс.

Состояние системы описывается параметрами.

Параметры системы:

–Интенсивные параметры (температура, абсолютная и относительная влажность, биопродуктивность) не зависят от размеров системы;

–Экстенсивные (запасы тепла, влагосодержание в воздушной массе, запасы органического вещества и др.) определяются величиной системы (температура есть и в Арктике, и на экваторе, но в Арктике она ниже, а на экваторе выше).

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 типами материи:

«неживое» вещество (может участвовать только в физико-химических процессах, в результате которых могут появляться новые вещества, но из тех же химических элементов. При взаимодействии требуют внешних энергетических затрат) «живое» вещество (обладает способностью воспроизводить себе подобных, но различного состава и облика, обладают собственной энергетикой и могут ее отдать при различных взаимодействиях).

Оба типа вещества возникли одновременно и функционируют с момента начала формирования земных сфер.

Между частями географической оболочки наблюдается постоянный обмен веществом и энергией (атмосферная и океаническая циркуляция, движение поверхностных и подземных вод, ледников, перемещение организмов и живого вещества и др.), благодаря чему все части географической оболочки оказываются взаимосвязанными и образуют целостную систему.

Состав географической оболочки:

–  –  –

Литосфера, атмосфера и гидросфера образуют практически непрерывные оболочки. Биосфера как совокупность живых организмов в определенной среде обитания не занимает самостоятельного пространства, а осваивает вышеназванные сферы полностью (гидросферу) или частично (атмосферу и литосферу).

Для географической оболочки характерно выделение зональнопровинциальных обособлений, которые называют ландшафтами, или геосистемами. Эти комплексы возникают при определенном взаимодействии и интеграции геокомпонентов.

Вещество географической оболочки:

Каждая из геосфер обладает различными, только ей присущими свойствами и отличается особенностями строения. Химические элементы в географической оболочке находятся в свободном состоянии (в воздухе), в виде ионов (в воде) и сложных соединений (живые организмы, минералы и др.).

2. ЗЕМЛЯ И ВСЕЛЕННАЯ Вселенная – 1) это окружающий нас материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития; 2) это нестационарный объект, состояние которого зависит от времени.

2.1. Теории и концепции возникновения Вселенной 2.1.1. Теории возникновения Вселенной

1. Теории возникновения Вселенной (в первую очередь религиозные), в которых в качестве созидающего фактора выступает Творец. Иными словами, согласно им, Вселенная представляет собой одухотворенное и осознанное творение, появившееся в результате воли Высшего разума;

2. Теории возникновения Вселенной, основывающиеся на научных знаниях.

Они часто основываются на принципе заурядности, который рассматривает возможность существования жизни не только на нашей, но и на других планетах, находящихся в других солнечных системах или даже галактиках.

2.1.2. Концепции возникновения Вселенной

1. Космологическая модель Канта Немецкий философ Эммануил Кант, основываясь на работах Ньютона о том, что Вселенная безгранична в пространстве, выдвинул гипотезу о том, что у Вселенной также нет начала и во времени. (Он ссылался на законы механики и ими объяснял все происходящие во Вселенной процессы). Также он утверждал, что в древней и огромной Вселенной существует бесконечное число возможностей, благодаря которым на свет может появиться любой биологический продукт. Эта теория (о возможности возникновения жизни во Вселенной) позднее легла в основу теории Дарвина.

Космологическая модель Канта нашла подтверждение благодаря наблюдениям астрономов XVIII-XIX вв. за движениями светил и планет. В скором времени его гипотеза стала теорией, которая к началу XX в. уже считалась единственно верной.

(Она не вызывала сомнений, даже несмотря на светометрический парадокс, или парадокс темного ночного неба, заключающийся в том, что в бесконечной Вселенной существует нескончаемое количество звезд, сумма яркостей которых должна образовывать бесконечную яркость. Иными словами, ночное небо было бы полностью покрыто яркими звездами, а в реальности оно тёмное, так как количество звезд и галактик исчислимо).

2. Модель Вселенной Эйнштейна (статическая Вселенная) В 1916 г. Альберт Эйнштейн создал труд «Основы общей теории относительности», а в 1917 г. на основе уравнений этой теории он развил свою модель Вселенной.

Эйнштейн (как и большинство ученых того времени) считал, что Вселенная стационарна и не должна расширяться или сжиматься. (Это местами шло вразрез с его собственной теорией относительности, из уравнений которой следует, что Вселенная расширяется и одновременно происходит ее торможение). В свою модель Эйнштейн ввел такое понятие, как космическая сила отталкивания, которая уравновешивает притяжение звезд и прекращает движение небесных тел, благодаря чему Вселенная остается статической.

Итак, пространство в модели Эйнштейна было трехмерным, оно замыкало само себя и было однородным, т.е. у него не было центра и краев, и в нем равномерно располагались галактики.

3. Модель расширяющейся Вселенной (Вселенная Фридмана, нестационарная Вселенная) В 1922 г. советский ученый А. А. Фридман разработал первую нестационарную модель Вселенной, которая также была основана на уравнениях общей теории относительности. (Работы Фридмана остались в то время незамеченными, а А. Эйнштейн отвергал возможность расширения Вселенной).

В 1929 г. астроном Эдвин Хаббл открыл, что галактики, находящиеся рядом с Млечным путем, удаляются от него, а скорость их движения при этом все время остается пропорциональной расстоянию до нашей галактики. Согласно этому открытию, звезды и галактики постоянно «разбегаются» друг от друга, а, следовательно, происходит расширение Вселенной. Это послужило основанием считать теорию Фридмана о нестационарности Вселенной достоверной. (В итоге Эйнштейн согласился с выводами Фридмана, а позднее говорил, что именно советский ученый стал основателем теории расширяющейся Вселенной).

(Эта теория не находится в противоречии с общей теорией относительности, но если Вселенная расширяется, то должно было произойти некое событие, приведшее к разбеганию звезд и галактик. Это явление очень напоминало взрыв, поэтому ученые и назвали его «Большим взрывом». Однако если Вселенная появилась в результате Большого взрыва, то должна существовать Высшая первопричина (или Конструктор), позволяющая этому взрыву произойти).

4. Теория Большого взрыва («динамическая эволюционирующая модель») Строится на том, что материя и энергия, из которых состоит все сущее во Вселенной, ранее находились в состоянии (сингулярном состоянии), характеризующемся бесконечной температурой, плотностью и давлением. В состоянии сингулярности не действует ни один закон физики, а все, из чего на данный момент состоит Вселенная, заключалось в микроскопически малой частичке, которая в какой-то момент времени пришла в нестабильное состояние, в результате чего и произошел Большой взрыв.

(Термин «Большой взрыв» получил широкое распространение в 1949 г.

после публикации работ ученого Ф. Хойла. На данный момент теория Большого взрыва разработана настолько хорошо, что ученые берутся описать процессы, которые начали происходить во Вселенной через 10-43 с после Большого взрыва).

Существует несколько доказательств теории Большого взрыва, одним из которых является реликтовое излучение, пронизывающее всю Вселенную и возникшее в результате Большого взрыва благодаря взаимодействию частиц.

Реликтовое излучение может рассказать о первых микросекундах после рождения Вселенной, о тех временах, когда она находилась и горячем состоянии, а галактики, звезды и планеты еще не образовались.

(Изначально реликтовое излучение также было только теорией, и вероятность его существования рассматривал Г. А. Гамов в 1948 г. Измерить реликтовое излучение и доказать действительность его существования смогли только в 1964 г. американские ученые благодаря новому прибору, который обладал необходимой точностью. После этого реликтовое излучение исследовали с помощью наземных и космических обсерваторий, что позволило увидеть, какой была Вселенная в момент своего рождения).

Еще одним подтверждением Большого взрыва является космологическое красное смещение, которое заключается в уменьшении частот излучения, что доказывает удаление звезд и галактик друг от друга вообще, и от Млечного пути в частности.

(Теория Большого взрыва ответила на множество вопросов о возникновении нашей Вселенной, но и вместе с тем стала причиной появления новых загадок, которые остаются без ответов и сейчас. Например, что же стало причиной Большого взрыва, почему точка сингулярности стала нестабильной, что было до Большого взрыва, как появилось время и пространство?

Многие исследователи, например, Р. Пенроуз и С. Хокинг, изучая общую теорию относительности, добавили в ее уравнения такие показатели, как пространство и время. По их мнению, эти параметры также появились в результате Большого взрыва вместе с материей и энергией. Следовательно, у времени тоже есть определенное начало. Однако из этого также следует, что должна существовать некая Сущность или Высший разум, который не зависит от времени и пространства, и присутствовал всегда. Именно этот Высший разум и стал причиной возникновения Вселенной.

Изучение того, что было до Большого взрыва – новый раздел в современной космологии. На вопрос о том, что же было до рождения нашей Вселенной и что ей предшествовало, пытаются ответить многие ученые.

5. Большой отскок (Эта интересная альтернативная Большому взрыву теория говорит о том, что до нашей Вселенной существовала другая. Таким образом, если рождение Вселенной, а именно Большой взрыв, рассматривали как уникальное явление, то в данной теории – это лишь одно звено из цепи реакций, в результате которых Вселенная постоянно воспроизводит саму себя. Большой взрыв не является точкой начала времени и пространства, а появился и результате предельного сжатия другой Вселенной, масса которой, по этой теории, не равна нулю, а лишь близка этому значению, при этом энергия Вселенной бесконечна).

Из теории следует, что в момент предельного сжатия Вселенная имела максимальную энергию, заключенную в минимальный объем, в результате чего произошел большой отскок, и родилась новая Вселенная, которая также начала расширяться. Таким образом, квантовые состояния, существовавшие в старой Вселенной, просто изменились в результате Большого отскока и перешли в новую Вселенную.

(В основе новой модели рождения Вселенной лежит теория петлевой квантовой гравитации, которая помогает заглянуть за Большой взрыв. До этого считалось, что все во Вселенной появилось в результате взрыва, поэтому вопрос о том, что же было до него, практически не ставился. Данная теория принадлежит к числу теорий квантовой гравитации и объединяет в себе общую теорию относительности и уравнения квантовой механики. Предложили ее в 1980-х гг. такие ученые, как А. Аштекар и Л. Смолин).

Вывод. Эволюция Вселенной:

В соответствии с моделью расширяющейся Вселенной, разработанной А. А. Фридманом на основании общей теории относительности А. Эйнштейна, установлено, что в начале эволюции Вселенная пережила состояние космологической сингулярности, когда плотность ее вещества равнялась бесконечности; вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расширению, которое можно сравнить со взрывом («Большой взрыв»); в условиях нестационарности расширяющейся Вселенной плотность и температура вещества убывают во времени, т.е. в процессе эволюции; при температуре порядка 109 К осуществлялся нуклеосинтез, в результате которого произошла химическая дифференциация вещества и возникла химическая структура Вселенной; исходя из этого Вселенная не могла существовать вечно и ее возраст определяют от 13 до 18 млрд лет.

2.2. Галактика и типы галактик Вселенная – это нестационарный объект, состояние которого зависит от времени. В следствии этого, согласно господствующей теории, в настоящее время Вселенная расширяется: большинство галактик (за исключением ближайших к нашей) удаляются от нас, и друг относительно друга. Скорость удаления (разбегания) тем больше, чем дальше находится галактика – источник излучения. Установлено, что скорость разбегания возрастает.

Одним из доказательств расширения Вселенной служит «красное смещение спектральных линий» (эффект Доплера): спектральные линии поглощения в удаляющихся от наблюдателя объектах всегда смещаются в сторону длинных (красных) волн спектра, а приближающихся – коротких (голубых).

Спектральным линиям поглощения от всех галактик присуще смещение в красную сторону, а значит, имеет место расширение.

Вещественный состав Вселенной: Из общей массы вещества Вселенной только около 1/10 является видимым (светящимся): в основном водород (80и гелий (20-30%), остальные 9/10 — невидимое (несветящееся) вещество.

При детальном рассмотрении отмечается структурированность Вселенной.

Структурные элементы Вселенной: космические тела, прежде всего звезды, образующие звездные системы разного ранга: галактика – скопление галактик – Метагалактика. Для них характерны локализация в пространстве, движение вокруг общего центра.

Галактика (др.-греч. – молочный, млечный) – это гигантская, гравитационно-связанная система из звезд, звездных скоплений, межзвездного газа и пыли, и тёмной материи.

2.2.1. Виды галактик:

а) Эллиптические галактики составляют 25% от общего числа галактик высокой светимости. Их принято обозначать буквой Е (elliptical), к которым добавляется цифра от 0 до 6, соответствующая степени уплощения системы (Е0

- "шаровые" галактики, Е6 - наиболее "сплюснутые"). Цвет у эллиптических галактик красноватый, так как они состоят преимущественно из старых звезд.

Холодного газа в таких системах почти нет, но наиболее массивные из них заполнены очень разреженным горячим газом, температурой более миллиона градусов. Излучение спектра этих галактик показывает, что звезды в них движутся с почти одинаковой вероятностью во всех направлениях, а вращаются они медленно. Плотность звезд в единице объема увеличивается к центру и плавно спадает от центра к краю. Пример эллиптических галактик представлен на рис. 1 Рис. 1 Эллиптические галактики

б) Спиральные галактики По внешнему виду напоминают чечевицу или двояковыпуклую линзу. В спиральных рукавах (от 2-х и до 10) сосредоточено много молодых ярких звезд и нагреваемых ими светящихся газовых облаков. Диск погружен в разреженное слабосветящееся сфероидальное облако звезд – гало. К этому классу принадлежат половина всех наблюдаемых галактик. Обозначаются – буквой S.

Звезды и газ в них обращаются вокруг центра галактики, причем с разной угловой скоростью на разных расстояниях от центра. Спиральные галактики представлены на рис. 2 и рис. 3 Рис. 2 Спиральная галактика (вид сверху) Простой взгляд на фотографию спиральной галактики вызывает восхищение и удивление: каким образом может возникнуть такая система звезд?

Какая сила собирает и удерживает звезды в спиральных ветвях? Почему самые яркие, массивные, а значит, короткоживущие звезды находятся в спиральных ветвях, а между ветвями – в основном слабые, долго прожившие звезды? Почему вид галактики напоминает два блюдца, приложенные краями друг к другу?

Почему в центре галактик, наблюдаемых с ребра, видно шарообразное «вздутие»

(балдж), образуемое моломассивными желтыми и красными звездами?

Рис. 3 Спиральная галактика (вид с боку)

Рис. 4.Строение спиральной галактики Далее на рис. 5 представлена одна из галактик со спутником – меньшей галактикой.

Плоская, дискообразная форма объясняется вращением. Во время образования галактики центробежные силы препятствовали сжатию протогалактического облака или системы облаков газа в направлении, перпендикулярном оси вращения. В результате газ концентрировался к некоторой плоскости – так образовались вращающиеся диски спиральных галактик. Диск вращался не как единое твёрдое тело (например, колесо): период обращения звёзд по краям диска намного больше, чем во внутренних частях.

Рис. 5 Галактика М 51 – «Водоворот» в созвездии Гончих псов, и небольшая галактика-спутник Немало усилий пришлось приложить астрономам, чтобы понять причину других наблюдаемых свойств спиральных галактик. Заметный вклад в исследование их природы висела отечественная наука. Вот как представляют себе природу спиральных ветвей галактик в наши дни.

Все звёзды, населяющие галактику, гравитационно взаимодействуют, в результате чего создаётся общее гравитационное поле галактики.

Известно несколько причин, по которым при вращении массивного диска возникают регулярные уплотнения вещества, распространяющиеся подобно волнам на поверхности воды. В галактиках они имеют форму спиралей, что связано с характером вращения диска. В спиральных ветвях наблюдается повышение плотности, как звёзд, так и межзвёздного вещества – пыли и газа.

Повышенная плотность газа ускоряет образование и последующее сжатие газовых облаков и тем самым стимулирует рождение новых звёзд. Поэтому спиральные ветви являются местом интенсивного звездообразования.

Спиральные ветви – это волны плотности, бегущие по вращающемуся диску. Поэтому через некоторое время звезда, родившаяся в спирали, оказывается вне её. У самых ярких и массивных звёзд очень короткий срок жизни, они сгорают, не успев покинуть спиральную ветвь. Менее массивные звёзды живут долго и доживают свой век в межспиральном пространстве диска.

Маломассивные жёлтые и красные звёзды, составляющие балдж намного старше звёзд, концентрирующихся в спиральных ветвях. Эти звёзды родились ещё до того, как сформировался галактический диск. Возникнув в центре протогалактического облака, они уже не могли быть вовлечены в сжатие к плоскости галактики и потому образуют шарообразную структуру.

в) Линзообразные галактики Это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Обозначаются – S0. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело, «линза», окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо. Ра рисунке 6 показана линзообразная галактика.

Рис. 6 Линзообразная галактика

г) Карликовые галактики Они в несколько десятков раз меньше по размерам и массе, чем нормальные галактики. Но галактики-карлики отличаются от остальных не только величиной. Жизненный путь этих звездных систем настолько своеобразен, что накладывает отпечаток и на свойства звезд внутри галактик, и на свойства в целом. Обозначаются – d.

Их можно разделить на карликовые эллиптические и карликовые сфероидальные. Галактик с хорошо развитыми ветвями среди карликов не встречается. Скорее всего для образования спиралей нужен массивный звездный диск, масса же карликовых галактик недостаточна для этого. На рис. 7 представлены карликовые галактики.

Рис. 7 Карликовые галактики

д) Радиогалактики Являются мощными источниками радиоизлучения; в радиодиапазоне их излучение значительно мощнее, чем в области оптических длин волн. У большей части мощных радиогалактик основная часть радиоизлучения идет из протяженных областей (сотни тысяч парсек), расположенных симметрично по обе стороны от видимой в оптических лучах галактики.

е) Большие спиральные звездные системы Их поверхностная яркость намного меньше, чем у нормальных галактик.

Характеризуются низкой плотностью звездного диска: новые звезды по неясным причинам почти не рождаются в этих галактиках. Их называют анемичными (хилыми) или спиральными галактиками низкой яркости.

2.2.2. Образование галактик и звезд Образование галактик (материал в разделе «Хрестоматия») Образование звезд Первые звезды родились примерно в то же время, что и первые галактики.

В нашу эпоху звезды образуются из молекулярных облаков – огромных скоплений молекулярного газа, имеющегося в галактических дисках. Эти облака, нередко содержащие массу миллиона Солнц, гораздо плотнее и холоднее окружающего их межзвездного газа.

Звезды рождаются в результате коллапса центральных областей молекулярного облака – небольших сгустков, рассеянных по гораздо большему объему облака. Эти центральные области пронизаны магнитными полями, обеспечивающими жизненно важный источник давления, которое удерживает центральные области от гравитационного коллапса. Однако центральные области не могут существовать в таком виде неопределенно долго. Магнитные поля постепенно движутся наружу, а центральные области становятся все более плотными. Как только магнитные поля покидают центр, он становится слишком плотным и тяжелым, чтобы продолжать свое существование, тогда и приходит время для быстрой фазы коллапса. Вскоре, после того как начинается неизбежная коллапсическая катастрофа, в самом центре коллапса возникает небольшая, существующая благодаря давлению, протозвезда. Из этого звездного семечка вырастает настоящая звезда.

Процесс образования (молодой) звезды На этапе конденсации, когда начинает действовать гравитация, зародыш звезды сжимается и tо в центре растет до тех пор, пока не станет достаточно высокой для того, чтобы допустить термоядерную реакцию и объект превратился бы в звезду. Звезды рождаются одинаковыми, но растут по-разному.

2.2.2. Образование галактик и звезд Образование галактик (материал в разделе «Хрестоматия») Образование звезд Первые звезды родились примерно в то же время, что и первые галактики.

В нашу эпоху звезды образуются из молекулярных облаков – огромных скоплений молекулярного газа, имеющегося в галактических дисках. Эти облака, нередко содержащие массу миллиона Солнц, гораздо плотнее и холоднее окружающего их межзвездного газа.

Звезды рождаются в результате коллапса центральных областей молекулярного облака – небольших сгустков, рассеянных по гораздо большему объему облака. Эти центральные области пронизаны магнитными полями, обеспечивающими жизненно важный источник давления, которое удерживает центральные области от гравитационного коллапса. Однако центральные области не могут существовать в таком виде неопределенно долго. Магнитные поля постепенно движутся наружу, а центральные области становятся все более плотными. Как только магнитные поля покидают центр, он становится слишком плотным и тяжелым, чтобы продолжать свое существование, тогда и приходит время для быстрой фазы коллапса. Вскоре, после того как начинается неизбежная коллапсическая катастрофа, в самом центре коллапса возникает небольшая, существующая благодаря давлению, протозвезда. Из этого звездного семечка вырастает настоящая звезда.

Процесс образования (молодой) звезды На этапе конденсации, когда начинает действовать гравитация, зародыш звезды сжимается и tо в центре растет до тех пор, пока не станет достаточно высокой для того, чтобы допустить термоядерную реакцию и объект превратился бы в звезду. Звезды рождаются одинаковыми, но растут по-разному.

Виды звезд:

1. Красный гигант. Звезды излучают огромное количество энергии. Но как только в недрах звезды кончаются запасы водорода и остается гелий, звезда начинает сжиматься под действием собственных гравитационных сил – ядро коллапсирует (сжимается), а наружные слои расширяются до размеров в 100ни раз превышающих первоначальный объем. Внутреннее излучение распределяется на значительно большую поверхность = не может нагревать ее как прежде. tо достигает 3тысяч градусов, а цвет звезды переходит из белого или желтого в красный.

После завершения фазы красного гиганта жизнь звезды определяется ее массой.

2. Белый-черный карлик. Если звезда относительно небольшая, она сбрасывает свои наружные разряженные слои и газ в пространство. Ядро в данном случае в виде объекта – белого карлика, с массой равной Солнцу, но по размерам не больше Земли. Вещество белого карлика состоит из атомных ядер и обломков ядер. В белом карлике не протекают реакции, нет источника энергии, тепло от ядра он отдает пространству и превращается в черный карлик.

3. Массивные звезды. После красного гиганта ядерные реакции выходят из-под контроля = новый взрыв = новая звезда, которая живет короткий промежуток времени, но светит как миллиарды Солнц. Взрыв и наружные слои двигаются в пространство, ядро сжимается до тех пор, пока не сократится до 20 км в поперечнике.

Нейтронная звезда (пульсар) – астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, до тысячи оборотов в секунду. Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых звёзд.

4. Очень большие звезды. С уменьшением размеров сердцевины ничего не может остановить сжатие, благодаря чему растет гравитационная сила. Если ядро сжимается до 20 км, то сила тяжести возрастает настолько, что ничего не может уйти с поверхности звезды = черная дыра.

Черная дыра – область в пространстве-времени непреодолимого гравитационного притяжения (притяжение настолько велико, что покинуть его не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света), размером в несколько км в поперечнике.

Рис. 8 Черная дыра 2.2.3. Галактика Млечного пути Млечный Путь (или Галактика, с заглавной буквы) – галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Млечный Путь – это грандиозное скопление звезд, видимое на небе как светлая туманная полоса. Словосочетание «Млечный путь»

использовалось для обозначения видимых звезд, которые оптически для наблюдателя составляют Млечный Путь. Ученые считают, что наша галактика содержит более 200 миллиардов звезд (200 000 000 000).

Далее на рис. 9 и рис. 10 представлены фото и схема Галактики Млечныйпуть.

Рис. 9 Галактика Млечный путь на фотографии со спутника из космоса Так как мы находимся в внутри галактики и смотрим на нее изнутри, ее диск виден на небесной сфере как полоса звезд, это и есть Млечный путь. Свет всех далеких и слабых звезд сливается для нас в сплошное светящееся кольцо Млечного Пути.

Согласно древнегреческой легенде, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя.

Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь.

Галактика Млечного Пути принадлежит к спиралевидным системам, которые имеют плоский диск (относительно тонкий, всего несколько тысяч световых лет) и ось симметрии (ось вращения) (диаметр галактики "Млечный путь" около 100 000 световых лет). Сплюснутость диска Галактики, наблюдаемая визуально, свидетельствует о значительной скорости ее вращения вокруг оси.

Наше Солнце находится на расстоянии 28.000 световых лет от ее центра.

Рис. 10 Схема Галактики Млечный путь Так как галактика вращается подобно планетам вокруг Cолнца, то наше Солнце совершает полный оборот вокруг центра галактики приблизительно за 270 000 000 лет. Скорость движения Солнца – 220 км/с, то есть 800 000 км/ч.

На небольших расстояниях от ядра орбитальные скорости звезд превышают скорость рукава, и звезды «втекают» в него с внутренней стороны, а покидают с внешней. На больших расстояниях все наоборот: рукав как бы набегает на звезды, временно включает их в свой состав, а затем обгоняет их.

Что касается ярких звезд, определяющих рисунок рукава, то они, родившись в рукаве, в нем и заканчивают свою относительно короткую жизнь, не успевая покинуть рукав за время своего существования.

2.3. Солнечная система Солнечная система – это Солнце и совокупность небесных тел: 8 планет (до 2006 года 9 планет) и их спутники (на 2002 г. их число составило 100), множество астероидов, комет и метеоров, которые вращаются вокруг Солнца или заходят (как кометы) в Солнечную систему.

Теория о происхождении Солнечной системы Солнечная система возникла из одного большого газопылевого облака. Это облако начало сжиматься под действием гравитации, в результате основная часть содержащегося в нём вещества собралась в центральный сгусток, из которого впоследствии возникло Солнце. Однако, так как это облако изначально не было неподвижным, а немного вращалось, то не вся масса облака оказалась сосредоточенной в центральном сгустке. Под действием сил гравитации и центробежных сил облако приобрело форму сильно сплюснутого диска, который располагался в плоскости, перпендикулярной оси вращения облака (и сейчас, вследствие этого, все орбиты планет лежат примерно в одной плоскости). При этом в этом диске, вращающемся вокруг центра облака, в котором находился центральный сгусток, стали формироваться меньшие сгустки. Эти сгустки сталкивались, объединяясь между собой, а также захватывали частицы пыли и газа из диска. Увеличивающаяся масса этих сгустков также приводила к их сжатию под действием силы гравитации. Из этих меньших сгустков впоследствии сформировались планеты.

В результате сжатия центральный сгусток начал разогреваться, температура в его центре повышалась, и, наконец, она оказалась настолько высокой, что произошёл запуск термоядерной реакции. Так на месте холодного центрального газового сгустка вспыхнула новая звезда – Солнце. Как только это произошло, под давлением яркого солнечного излучения и солнечного ветра лёгкие газы, такие, как водород и гелий, были очень быстро выдуты из ближней к Солнцу области газопылевого диска, в то же время тяжёлые частицы, наоборот, под действием гравитации стремились к центру. Вследствие этого, вблизи Солнца сформировались планеты, состоящие из твёрдых, тяжёлых пород, а водород и гелий, оттеснённые в дальние области Солнечной системы солнечным излучением, стали строительным материалом для планет-гигантов вроде Юпитера.

Согласно современным представлениям, возраст Солнечной системы оценивается примерно в 4,6 млрд. лет – эти результаты были косвенно получены с помощью радиологических методов.

Итак, если кратко изложить данную теорию происхождения Солнечной системы, то получится следующее: Формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд. лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды – Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Планеты Солнечной системы подразделяют на две группы: внутренние, или планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля, Марс, и внешние, или планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты земной группы. Внутренние планеты имеют относительно небольшие размеры, высокую плотность и внутреннюю дифференциацию вещества. Их отличает повышенная концентрация углерода (С), азота (N) и кислорода (О2), недостаток водорода (Н) и гелия (Не). Для планет земной группы характерна тектоническая асимметрия: структура коры северных полушарий планет отличается от южных.

Далее в рисунках и таблице представлена информация о расположении планет в Солнечной системе, даны некоторые физические характеристики планет, в том числе наклон оси вращения планет Солнечной системы.

Рис. 11 Планеты Солнечной системы Далее на рис.

12 представлены некоторые параметры планет Солнечной сиcтемы:

Рис. 12 Характеристики планет Солнечной системы Солнце: 1) газовый шар, состоящий ~ из 60 химических элементов;

2) гравитационно-связанная и пространственно-обособленная масса вещества во Вселенной, в которой на некотором интервале времени происходят термоядерные реакции синтеза химических элементов; 3) самосветящийся плазменный шар; 4) ближайшая к нам звезда, которая светит достаточно равномерно на протяжении миллионов лет (что доказано современными биологическими исследованиями).

Рис. 13 Наклон оси вращения планет Солнечной системы Источник энергии Солнца – ядерные реакции, преобразующие водород в гелий. Количество водорода обеспечит сохранение его светимости на десятки миллиардов лет. На Землю поступает всего одна двухмиллиардная часть солнечной энергии. Далее на рис. 14 представлена схема строения Солнца.

Рис. 14. Схема строения Солнца В центре выделяют ядро с радиусом примерно 1/3 солнечного, давлением 250 млрд. атм, температурой более 15 млн. К и плотностью 1,5105 кг/м3 (в 150 раз больше плотности воды).

В ядре генерируется почти вся энергия Солнца, которая передается через зону излучения, где свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. Выше располагается зона конвекции (перемешивания), в которой вещество приходит в движение вследствие неравномерности переноса тепла (процесс, аналогичный переносу энергии в кипящем чайнике). Видимая поверхность Солнца образована его атмосферой. Ее нижняя часть мощностью около 300 км, излучающая основную часть радиации, называется фотосферой.

Это самое «холодное» место на Солнце с температурой, уменьшающейся от 6000 до 4500 К в верхних слоях. Фотосфера образована гранулами диаметром 1000км, расстояние между которыми от 300 до 600 км. Гранулы создают общий фон для различных солнечных образований – протуберанцев, факелов, пятен.

Над фотосферой до высоты 14 тыс. км располагается хромосфера. Во время полных лунных затмений она видна как розовый нимб, окружающий темный диск. Температура в хромосфере увеличивается и в верхних слоях достигает нескольких десятков тысяч градусов. Самая внешняя и самая разреженная часть солнечной атмосферы – солнечная корона – простирается на расстояния в несколько десятков солнечных радиусов. Температура здесь превышает 1 млн.

градусов.

2.4. Земля Земля – третья от Солнца и самая крупная из планет земной группы. Вместе со своим спутником Луной она образует систему – двойную планету.

2.4.1. Этапы развития Земли Вся история Земли делится на два огромных по времени этапа.

Первый этап характеризуется отсутствием сложных живых организмов.

Существовали лишь одноклеточные бактерии, обосновавшиеся на нашей планете примерно 3,5 млрд. лет назад.

Второй этап начался примерно 540 млн. лет назад. Это время, когда живые многоклеточные организмы расселились по Земле. Здесь имеются в виду и растения, и животные. Причём средой их обитания стали и моря, и суша. Второй период продолжается по сей день, а его венцом является человек.

Такие огромные временные этапы называют эонами. Каждому эону присуща своя эонотема. Последняя представляет собой определённый этап геологического развития планеты, который кардинально отличается от других этапов литосферой, гидросферой, атмосферой, биосферой. То есть каждая эонотема строго специфична и не похожа на другие.

Всего насчитывается 4 эона. Каждый из них, в свою очередь, подразделяется на эры Земли, а те делятся на периоды. Отсюда видно, что существует жёсткая градация больших интервалов времени, а за основу берётся геологическое развитие планеты.

Катархей Самый древний эон называется катархей. Начался он 4,6 млрд. лет назад, а закончился 4 млрд. лет назад. Таким образом, его длительность составила 600 млн. лет. Время очень древнее, поэтому его не разделили ни на эры, ни на периоды. Во времена катархея не было ни земной коры, ни ядра. Планета представляла собой холодное космическое тело. Температура в его недрах соответствовала температуре плавления вещества. Сверху поверхность была покрыта реголитом, как в наше время лунная. Рельеф был практически ровным из-за постоянных мощных землетрясений. Никакой атмосферы и кислорода, естественно, не было.

Архей Второй эон называется архей. Начался он 4 млрд. лет назад, а закончился 2,5 млрд. лет назад. Таким образом, он продолжался 1,5 млрд. лет. Его подразделяют на 4 эры: эоархей, палеоархей, мезоархей и неоархей.

Эоархей (4-3,6 млрд. лет) длился 400 млн. лет. Это период формирования земной коры. На планету падало огромное количество метеоритов. Это, так называемая «поздняя тяжёлая бомбардировка». Именно в то время началось образование гидросферы. На Земле появилась вода. В большом количестве её могли занести кометы. Но до океанов было ещё далеко. Существовали отдельные водоёмы, а температура в них доходила до 90°по Цельсию. Атмосфера характеризовалась высоким содержанием углекислого газа и небольшим содержанием азота. Кислород отсутствовал. В конце эры начал формироваться первый суперконтинент Ваальбара.

Палеоархей (3,6-3,2 млрд. лет) длился 400 млн. лет. В эту эру завершилось формирование твёрдого ядра Земли. Появилось сильное магнитное поле. Его напряжённость составляла половину нынешней. Следовательно, поверхность планеты получила защиту от солнечного ветра. На этот период приходятся и примитивные формы жизни в виде бактерий. Их остатки, возраст которых составляет 3,46 млрд. лет, были обнаружены в Австралии. Соответственно, стало увеличиваться содержание кислорода в атмосфере, обусловленное деятельностью живых организмов. Продолжалось формирование Ваальбара.

Мезоархей (3,2-2,8 млрд. лет) длился 400 млн. лет. Самым примечательным в нём являлось существование цианобактерий. Они способны к фотосинтезу и выделяют кислород. Завершилось формирование суперконтинента. К концу эры он раскололся. Имело место также падение огромного астероида. Кратер от него до сих пор существует на территории Гренландии.

Неоархей (2,8-2,5 млрд. лет) продолжался 300 млн. лет. Это время формирования настоящей земной коры – тектогенез. Продолжали развиваться бактерии. Следы их жизни обнаружены в строматолитах, возраст которых оценивается в 2,7 млрд. лет. Эти известковые отложения были образованы огромными колониями бактерий. Их нашли в Австралии и Южной Африке.

Продолжал совершенствоваться фотосинтез.

С окончанием архея эры Земли получили своё продолжение в протерозойском эоне. Это период 2,5 млрд. лет-540 млн. лет назад. Он самый длительный из всех эонов планеты.

Протерозой Протерозой делится на 3 эры. Первая называется палеопротерозой (2,5млрд. лет). Продолжалась она 900 млн. лет. Этот огромный временной интервал подразделяется на 4 периода: сидерий (2,5-2,3 млрд. лет), риасий (2,3млрд. лет), орозирий (2,05-1,8 млрд. лет), статерий (1,8-1,6 млрд. лет).

Сидерий примечателен в первую очередь кислородной катастрофой. Произошла она 2,4 млрд. лет назад. Характеризуется кардинальным изменением атмосферы Земли. В ней в огромном количестве появился свободный кислород. До этого в атмосфере доминировали углекислый газ, сероводород, метан и аммиак. Но в результате фотосинтеза и угасания вулканической активности на дне океанов, кислород заполонил всю атмосферу.

Кислородный фотосинтез характерен для цианобактерий, которые расплодились на Земле 2,7 млрд. лет назад. До этого господствовали архебактерии. Они при фотосинтезе кислород не вырабатывали. К тому же вначале кислород расходовался на окисление горных пород. В больших количествах он скапливался только в биоценозах или бактериальных матах.

В конце концов, наступил момент, когда поверхность планеты оказалась окисленной. А цианобактерии продолжали выделять кислород. И он начал накапливаться в атмосфере. Процесс ускорился из-за того, что океаны тоже перестали поглощать этот газ.

Как результат, анаэробные организмы погибли, а им на смену пришли аэробные, то есть те, у которых синтез энергии осуществлялся посредством свободного молекулярного кислорода. Планету окутал озоновый слой и снизился парниковый эффект. Соответственно, расширились границы биосферы, а осадочные и метаморфические породы оказались полностью окисленными.

Все эти метаморфозы привели к Гуронскому оледенению, которое продолжалось 300 млн. лет. Началось оно в сидерии, а закончилось в конце риасия 2 млрд. лет назад.

орозирий примечателен интенсивными Следующий период процессами горообразования. В это время на планету упало 2 огромных астероида. Кратер от одного называется Вредефорт и находится в ЮАР. Его диаметр доходит до 300 км. Второй кратер Садбери располагается в Канаде. Его диаметр составляет 250 км.

статерийский период Последний примечателен образованием суперконтинента Колумбия. В него вошли почти все континентальные блоки планеты. Существовал суперконтинент 1,8-1,5 млрд. лет назад. В это же время сформировались клетки, которые содержали ядра. То есть клетки эукариоты. Это был очень важный этап эволюции.

Вторая эра протерозоя называется мезопротерозой (1,6-1 млрд. лет). Её продолжительность составила 600 млн. лет. Делится она на 3 периода: калимий (1,6-1,4 млрд. лет), экзатий (1,4-1,2 млрд. лет), стений (1,2-1 млрд. лет).

Во времена калимия распался суперконтинент Колумбия. А во времена экзатия появились красные многоклеточные водоросли. На это указывает ископаемая находка на канадском острове Сомерсет. Её возраст составляет 1,2 млрд. лет. В стений образовался новый суперконтинент Родиния. Возник он 1,1 млрд. лет назад, а распался 750 млн. лет назад. Таким образом, к концу мезопротерозоя на Земле существовал 1 суперконтинент и 1 океан, получивший название Мировия.

Последняя эра протерозоя носит название неопротерозой (1 млрд.млн. лет). В неё входит 3 периода: тоний (1 млрд.-850 млн. лет), криогений (850-635 млн. лет), эдиакарий (635-540 млн. лет).

Во времена тония начался распад суперконтинента Родиния. Этот криогении, процесс закончился в и начал формироваться суперконтинент Паннотия из 8 образовавшихся отдельных кусков суши. Для криогения также характерно полное оледенение планеты (Земля-снежок). Льды дошли до экватора, а после того, как они отступили, резко ускорился процесс эволюции многоклеточных организмов. Последний период неопротерозоя эдиакарий примечателен появлением мягкотелых существ. Эти многоклеточные животные получили название вендобионты. Представляли они собой ветвящиеся трубчатые структуры. Данная экосистема считается древнейшей.

Рис. 15 Жизнь на Земле зародилась в океане

Фанерозой Примерно 540 млн. лет назад началось время 4-го и последнего эона – фанерозоя. Здесь насчитываются 3 очень важные эры Земли. Первая называется палеозой (540-252 млн. лет). Продолжалась она 288 млн. лет. Делится на 6 периодов: кембрий (540-480 млн. лет), ордовик (485-443 млн. лет), силур (443млн. лет), девон (419-350 млн. лет), карбон (359-299 млн. лет) и пермь (299млн. лет).

Кембрий считается временем жизни трилобитов. Это морские животные, похожие на ракообразных. Вмести с ними в морях обитали медузы, губки и черви. Такое обилие живых существ называется кембрийским взрывом. То есть до этого ничего подобного не было и вдруг резко появилось.

Скорее всего, именно в кембрии начали зарождаться минеральные скелеты.

Раньше же живой мир имел мягкие тела. Они, естественно, не сохранились.

Поэтому сложные многоклеточные организмы более древних эпох и невозможно обнаружить.

Палеозой примечателен быстрым расселением организмов с твёрдыми скелетами. Из позвоночных появились рыбы, пресмыкающиеся и земноводные.

В растительном мире вначале преобладали водоросли. Во время силура растения начали осваивать сушу. В начале девона болотистые берега поросли примитивными представителями флоры. Это были псилофиты и птеридофиты. Размножались растения спорами, которые переносил ветер.

Побеги растений развивались на клубневых или стелющихся корневищах.

Рис. 16 Растения начали осваивать сушу в силурский период Появились скорпионы, пауки. Настоящим гигантом была стрекозамеганевра. Размах её крыльев достигал 75 см. Древнейшими костными рыбами считаются акантоды. Жили они в силурский период. Их тела были покрыты плотными ромбовидными чешуйками. В карбон, который ещё называют каменноугольным периодом, на берегах лагун и в бесчисленных топях бурно развивалась самая разнообразная растительность. Именно её остатки и послужили основой для образования каменного угля.

Это время также характерно началом образования суперконтинента Пангея.

Полностью он сформировался в пермский период. А распался 200 млн. лет назад на 2 континента. Это северный континент Лавразия и южный континент Гондвана. Впоследствии Лавразия раскололась, и образовались Евразия и Северная Америка. А из Гондваны возникли Южная Америка, Африка, Австралия и Антарктида.

На пермь приходились частые изменения климата. Засушливые времена сменялись влажными. В это время на берегах появлялась буйная растительность. Типовыми растениями были кордаиты, каламиты, древовидные и семенные папоротники. В воде появились ящеры мезозавры. Их длина достигала 70 см. Но к концу пермского периода ранние пресмыкающиеся вымерли и уступили место более развитым позвоночным. Таким образом, в палеозой жизнь надёжно и плотно обосновалась на голубой планете.

Особый интерес у учёных вызывают следующие эры Земли. 252 млн. лет назад наступил мезозой. Продолжался он 186 млн. лет и закончился 66 млн. лет назад. Состоял из 3-х периодов: триас (252-201 млн. лет), юра (201-145 млн. лет), мел (145-66 млн. лет).

Граница между пермским и триасовым периодом характеризуется массовым вымиранием животных. Погибли 96% морских видов и 70% наземных позвоночных. По биосфере был нанесён очень сильный удар, и восстанавливалась она очень долго. А закончилось всё появлением динозавров, птерозавров и ихтиозавров. Эти морские и наземные животные были огромных размеров.

А вот основное тектоническое событие тех лет – распад Пангеи. Единый суперконтинент, как уже говорилось, разделился на 2 континента, а затем распался на те материки, которые мы знаем сейчас. Откололся и индийский субконтинент. Впоследствии он соединился с азиатской плитой, но столкновение было настолько жёсткое, что возникли Гималаи.

Рис. 17 Такой природа была в ранний меловой период

Мезозой примечателен тем, что считается самым тёплым периодом фанерозойского эона. Это время глобального потепления. Началось оно в триасе, а закончилось в конце мела. 180 млн. лет даже в Заполярье не было устойчивых паковых ледников. Тепло по планете распространялось равномерно. На экваторе среднегодовая температура соответствовала 25-30° по Цельсию. Для приполярных областей был характерен умеренно-прохладный климат. В первой половине мезозоя климат был сухим, а для второй половины характерен влажный. Именно в это время сформировался экваториальный климатический пояс.

В животном мире из подкласса пресмыкающихся возникли млекопитающие. Связано это было с совершенствованием нервной системы и головного мозга. Конечности переместились с боков под тело, стали более совершенными детородные органы. Они обеспечили развитие зародыша в теле матери с последующим выкармливанием его молоком. Появился шерстяной покров, улучшились кровообращение и обмен веществ. Первые млекопитающие появились ещё в триасе, но с динозаврами они конкурировать не могли. Поэтому более 100 млн. лет те занимали доминирующее положение в экосистеме.

Последней эрой считается кайнозой (начало 66 млн. лет назад). Это текущий геологический период. То есть мы все живём в кайнозое. Подразделяется он на 3 периода: палеоген (66-23 млн. лет), неоген (23-2,6 млн. лет) и современный антропоген или четвертичный период, начавшийся 2,6 млн. лет назад.

В кайнозое наблюдаются 2 главных события. Массовое вымирание динозавров 65 млн. лет назад и общее похолодание на планете. Гибель животных связывают с падением огромного астероида с высоким содержанием иридия.

Диаметр космического тела достигал 10 км. В результате этого образовался кратер Чиксулуб с диаметром 180 км. Находится он на полуострове Юкатан в Центральной Америке.

После падения произошёл взрыв огромной силы. В атмосферу поднялась пыль и закрыла планету от солнечных лучей. Средняя температура упала на 15°.

Пыль висела в воздухе целый год, что привело к резкому похолоданию. А так как Землю населяли крупные теплолюбивые животные, то они вымерли.

Остались только мелкие представители фауны. Именно они и стали предками современного животного мира. Данная теория базируется на иридии. Возраст его слоя в геологических отложениях как раз соответствует 65 млн. лет.

Во времена кайнозоя материки расходились. На каждом из них формировалась своя уникальная флора и фауна. Многообразие морских, Рис. 18 Поверхность Земли 65 млн. лет назад летающих и наземных животных значительно увеличилось по сравнению с палеозоем. Они стали гораздо более совершенными, а доминирующее положение на планете заняли млекопитающие. В растительном мире появились высшие покрытосеменные растения. Это наличие цветка и семяпочки.

Появились также злаковые культуры.

Самым важным в последней эре является антропоген или четвертичный период, начавшийся 2,6 млн. лет назад.

Состоит он из 2-х эпох: плейстоцена (2,6 млн. лет-11,7 тыс. лет) и голоцена (11,7 тыс. лет-наше время). В эпоху плейстоцена на Земле жили мамонты, пещерные львы и медведи, сумчатые львы, саблезубые кошки и многие другие виды животных, вымерших в конце эпохи. 300 тыс. лет назад на голубой планете появился человек. Считается, что первые кроманьонцы облюбовали для себя восточные районы Африки. В это же время на Пиренейском полуострове жили неандертальцы.

Примечателен плейстоцен и ледниковыми периодами. Целых 2 млн. лет на Земле чередовались очень холодные и тёплые периоды времени. За последние тыс. лет насчитывалось 8 ледниковых периодов со средней продолжительностью 40 тыс. лет. В холодные времена ледники наступали на континенты, а в межледниковье отступали. При этом повышался уровень Мирового океана. Около 12 тыс. лет назад, уже в голоцен, закончился очередной ледниковый период. Климат стал тёплым и влажным. Благодаря этому, человечество расселилось по всей планете.

Голоцен – это межледниковье. Оно продолжается уже 12 тыс. лет.

Последние 7 тыс. лет развивалась человеческая цивилизация. Мир во многом изменился. Значительные трансформации, благодаря деятельности людей, претерпели флора и фауна. В наши дни многие виды животных находятся на грани уничтожения. Человек уже давно считает себя властелином мира, но эры Земли никуда не делись. Время продолжает свой неуклонный ход, а голубая планета добросовестно вращается вокруг Солнца. Одним словом, жизнь продолжается, а вот что будет дальше – покажет будущее.

2.4.2. Развитие представлений о форме Земли.

Представления и доказательства шарообразности Земли:

При приближении и удалении корабля видим его только по частям;

1.

Линия горизонта – часть круга и удаляется при приближении к ней;

2.

Тень на Луне – часть круга;

3.

При восходе Солнце освещает сначала облака, потом высокие 4.

объекты, потом всю поверхность Земли;

Вид звездного неба с севера на юг меняется: (Так, некоторые звёзды, 5.

видимые в Египте, не видны в северных странах, а звёзды, которые в северных странах видны постоянно, в Египте заходят. Таким образом, из этого ясно не только то, что Земля круглой формы, но и то, что она небольшой шар: иначе мы не замечали бы указанных изменений столь быстро в результате столь незначительных перемещений) При поднятии вверх расширяется кругозор;

6.

Путешествие Магеллана в 1519-1522 гг.: Целую эпоху Великих 7.

географических открытий составляют кругосветные путешествия. Забытое европейцами предположение древнегреческих ученых о шарообразности Земли подтвердилось во время этих путешествий. В 1519-1522 гг. экспедиция из Испании Фернана Магеллана совершила первое кругосветное плавание.

Экспедиция состояла из 5 судов и 265 человек. Путь до Южной Америки через Атлантический океан был известен относительно давно. Путешественники открыли пролив, расположенный на юге материка, позже названный в честь Ф.

Магеллана, и вышли к Тихому океану. Плавание через самый большой океан на земном шаре проходило в очень тяжелых условиях. Мореплаватели плыли в течение 3,5 месяцев, не встретив ни одного клочка суши. Закончилась питьевая вода и продовольствие. И изможденные путешественники вышли на прилегающую к Юго-Восточной Азии группа островов. На одном из этих островов при стычке с местным населением Магеллан погиб. Из всей экспедиции на родину вернулось только одно судно. На его борту оставалось всего 18 человек.

Экспедиция Ф. Магеллана внесла неоценимый вклад в географическую науку. В результате этого путешествия было доказано, что Земля имеет шарообразную форму. Было сделано открытие, что между Азией и Америкой располагается Тихий океан, который намного больше Атлантического. Стало также известно, что большую часть земного шара занимает не суша, а вода.

Путешествие Ф. Магеллана доказало на практике единство Мирового океана.

Вид Земли из космоса (фотоснимки с орбиты корабля).

8.

2.4.3. Форма Земли Земля – это шар, однако ученые говорят, что это не совсем так. На самом деле Земля имеет форму приплюснутого около полюсов эллипсоида вращения.

Затем сразу же уточняют, что и это не совсем правильно, потому что на Северном полюсе нашей планеты есть заметная впадина, а на Южном – бугор, и похожа планета больше всего на обычное яблоко.

В 1773 году один француз при переезде из одной местности в другую заметил отставание в часах на 2 минуты 27 секунд, что доказало не совсем шарообразную форму Земли. В следствии этого появилось мнение о том, что Земля – это сфероид.

Сфероидом принято считать форму планеты, близкую к шару, которая образуется в результате вращения эллипса. Это наиболее общая модель планеты.

Позже это мнение было опровергнуто и нашей планете присвоили форму геоида.

Геоид – выпуклая замкнутая поверхность, совпадающая с поверхностью воды в морях и океанах в спокойном состоянии и перпендикулярная к направлению силы тяжести в любой ее точке Геоид – (буквально – «землеподобный») – геометрически неправильное тело, ограниченное уровневой поверхностью, совпадающей со средним уровнем Мирового океана.

Форма земли, которая имеет сплющенность у полюсов и различные радиусы Геоид определяется как поверхность гравитационного поля, которая совпадает со средним уровнем моря. Поверхность геоида перпендикулярна вектору силы гравитации. В России используется геоид, поверхность которого проходит через нуль кронштадтского футштока, совпадающий со средним уровнем Балтийского моря в 1825-1840 годах. Геоид служит началом отсчета ортометрических высот.

Так как масса Земли распределена неравномерно, и направление силы тяжести изменяется, геоид имеет неправильную форму.

Земля чуть-чуть сплющена с полюсов из-за центробежной силы, возникающей при ее вращении, которая максимальна на экваторе. Чем быстрее вращается планета, тем отклонение от шара сильнее. Плюс на земную кору оказывает возмущение Луна. Из-за вращения земли один и тот же человек будет тяжелее на полюсе, а легче на экваторе, но не на много, не больше 9,8 Ньютонов.

У Земли есть радиусы: 2 полярных и 2 экваториальных. Экваториальный радиус длиннее на 21 км полярного. Экваториальные радиусы различны между собой ~ на 100 км, а полярные радиусы различны между собой ~ на 30 км.

Существует и другая гипотеза, в соответствии с которой Земля имеет форму сложного многогранника, и вообще наша планета – это огромный кристалл.

Впервые о том, что Земля не шар, а кристалл – твердое тело, имеющее упорядоченное, симметричное строение, подумали греческие ученые – математик Пифагор и философ Платон. Они перебрали множество многогранников и, наконец, выбрали два "идеальных", которые могли являться моделью Земли: икосаэдр (20тигранник или одно из Платоновых тел), ограниченный 20 правильными треугольниками, и додекаэдр, ограниченный 12 правильными пятиугольниками.

В России первым сторонником гипотезы "Земля-кристалл" был Степан Кислицын. По его гипотезе, около 400-500 миллионов лет назад, когда деформации подверглась геосфера, преимущественно состоявшая из базальтов, додекаэдр перешел в икосаэдр. Он предположил также, что переход из одной кристаллической формы в другую не был полным. И додекаэдр, который напоминает футбольный мяч, сшитый из 12 пятиугольных лоскутов, оказался вписанным в сетку икосаэдра из 20 треугольных граней.

Доказательство теории «Земля-кристалл»:

На поверхности Земли проступают проекции икосаэдра (рис. 19) и додекаэдра (рис.

21):

62 вершины и середины ребер этого сложного кристалла обладают особыми свойствами. Магнитные, гравитационные, тектонические и другие аномалии соответствуют вершинам и ребрам этих фигур.

С их узлами связаны:

-очаги зарождения и развития человеческих цивилизаций: тибетскоРис. 19 Додекаэдр Рис. 20 Проекции икосаэдра Рис. 21 Икосаэдр и додекаэдра на поверхности Земли китайской; района Двуречья; древнеегипетской; центра Южной Америки; центра Украины.

-постоянные районы зарождения ураганов: Багамские острова; Аравийское море; район Моря дьявола, севернее Новой Зеландии; архипелаги Туамоту, Таити. Гигантские завихрения океанических течений тоже действуют вокруг узлов системы, часто совпадая с центрами атмосферного давления;

-перелеты птиц на юг (запад и юг Африки, Пакистан, Камбоджа, север и запад Австралии);

-скопление морских зверей, рыб, планктона;

-миграция китов и тунца из узла в узел по ребрам системы.

С вершинами кристалла совпадают и многочисленные аномальные зоны Земли, наиболее крупные из них: Бермудский треугольник, Море дьявола, Магические ромбы И. Сандерсона. Бермудский треугольник лежит между Майами на полуострове Флорида, Бермудскими островами и Пуэрто-Рико. Еще одна крупнейшая, но малоизвестная аномальная зона располагается в районе Мраморного моря. Следующая аномальная зона совпадает с одним из треугольников икосаэдра, образуя тектонический клубок, где сплетаются в единый узел горные системы: Гималаи, Гиндукуш, Каракорум, Куньлунь, Памир, Тянь-Шань, Алтай.

2.5. Взаимодействие Земли и космоса Земля совершает множество движений одновременно.

В географии принято учитывать орбитальное и суточное вращения, движение системы Земля-Луна, изменение скорости вращения Земли, а также колебания оси вращения.

2.5.1 Вращение Земли вокруг Солнца Земная ось наклонена по отношению к плоскости орбиты под углом 66°33'.

В процессе движения ось перемещается поступательно, поэтому на орбите возникают четыре характерные точки: два равноденствия и два солнцестояния.

В дни равноденствий радиус-вектор находится в плоскости экватора, а светораздельная линия делит все параллели пополам. Благодаря этому солнечные лучи на экваторе в полдень падают отвесно и на всем земном шаре день равен ночи (на полюсах происходит смена дня и ночи). Различают весеннее (21 марта) и осеннее равноденствия (23 сентября). В дни солнцестояний плоскость экватора наклонена по отношению к солнечному лучу (и радиусвектору орбиты) под углом 23°27'. Солнце в этот момент находится в зените над одним из тропиков. Различают летнее (22 июня) и зимнее (22 декабря) солнцестояния.

Полярный круг – это предельная черта, где Солнце или не восходит из-за линии горизонта или не заходит за линию горизонта в течение суток. Внутри полярных кругов Солнце не восходит или не заходит от 1 до 6 месяцев в году.

Полярный круг может существовать только на планете, имеющей ось вращения, причем она должна иметь отличный от нуля угол наклона.

С наклоном земной оси к плоскости орбиты связано наличие таких характерных параллелей, как тропики и полярные круги. Далее на рис. 22 показано вращение Земли вокруг Солнца

–  –  –

2.5.2. Вращение Земли вокруг своей оси Земля делает один оборот вокруг своей оси за 24 часа и происходит смена дня и ночи.

Доказательства вращения Земли вокруг своей оси:

1) Опыт Фуко. (Леон Фуко. Пантеон. Париж. Маятник и песок).

Рис. 23 Маятник в Пантеоне. Париж. Опыт Фуко В 1851 году (в середине XIX века) Жан Бернард Леон Фуко в здании Пантеона в Париже смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно.

Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м с металлическим шаром на конце (масса шара составляла от 25 до 28 кг). Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости.

При запуске маятника принимались меры для устранения толчков в направлении, перпендикулярном к начальной плоскости качаний: для запуска груз оттягивался в сторону от положения равновесия нитью, которая затем пережигалась. В результате маятник начинал двигаться в той вертикальной плоскости, в которой лежала проволока до пережигания нити.

Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок.

По прошествии каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа.

Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции.

В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок.

В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него какихлибо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т.к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.

2. Отклонение падающих тел.

3. Отклонение горизонтально движущихся тел. Сила Кориолиса, действующая на движущиеся тела, отклоняет их вправо в северном полушарии, а влево в южном.

4. Сплюснутость земли у полюсов = Земля вращается и в разные времена по-разному (раньше быстрее = больше была сплюснута).

2.5.3. Торможение вращения Земля

1. Приливы и отливы. (Лунное притяжение вызывает на Земле приливы и отливы, а для перемещения масс воды требуется энергия, которая отбирается от энергии вращательного движения Земли).

Максимальный прилив, когда Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии (полнолуние).

На замедление и ускорение вращения земли влияют приливные силы. Если речь о замедлении/ускорении вращения Земли вокруг своей оси, то виновата Луна, создающая на Земле приливный горб, который при движении теряет энергию из-за сил вязкого трения в жидкостях.

Масса Луны сравнительно велика, и сама она находится довольно близко, вызывая приливы на Земле. В океанских водах на обращённой к Луне стороне формируется приливная волна (такая же волна формируется и на противоположной стороне). Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, приливная волна находилась бы точно под Луной, которая притягивает её к себе, и бежала бы по поверхности Земли с запада на восток, совершая полный оборот за один сидерический лунный месяц (27 дней 7 часов 43,2 минуты).

Однако, Земля вращается «под» этой волной, совершая один оборот за сидерический день (23 часа, 56 минут, 4,091 секунды). В результате приливная волна бежит по поверхности Земли с востока на запад, совершая один полный оборот за 24 часа 48 минут. Поскольку Земля отнюдь не является гладким шаром, на каждую из этих двух приливных волн регулярно «набегают» восточные берега материков, омываемых Мировым океаном («набегают» именно материки на волну, поскольку Земля вращается быстрее обращения Луны). Из-за этого приливная волна смещается вперёд по направлению вращения Земли, опережая Луну.

Следствием такого опережения является то, что значительная часть массы океанских вод (то есть и часть массы всей Земли) смещается вперёд с линии, соединяющей центры масс Земли и Луны. Эта смещённая вперёд масса притягивает к себе Луну, создавая силу, действующую перпендикулярно линии Земля–Луна. В результате на Луну действует момент силы, ускоряющий её обращение по орбите вокруг Земли.

Обратным следствием всего этого является то, что на берега материков, когда они «набегают» на приливную волну, действует (по третьему закону Ньютона) противоположно направленная сила, которая «тормозит» их. Таким образом, Луна создаёт приложенный к планете момент силы, который замедляет вращение Земли.

Океанские приливы зависят главным образом от взаимодействия Земли, Луны и Солнца. Ведущую роль при этом играет близкорасположенная Луна, притяжение которой в 2,17 раза превосходит солнечное. Весь приливоотливной цикл по продолжительности соответствует лунным суткам (24 ч 51 мин), которые не совпадают с солнечными, за счет чего образуются приливные неравенства. Однако в действительности наблюдаются суточные, полусуточные и смешанные приливы.

Вследствие вращения Земли приливные выступы образуются в каждый следующий момент уже в новых местах земной поверхности, поэтому за промежуток времени между двумя последовательными верхними или нижними кульминациями Луны приливные выступы обойдут вокруг Земного шара и за это время в каждом месте произойдут два прилива и два отлива.

Рис. 24 Приливы, образующиеся при взаимодействии Земли с Луной (Л) и Солнцем (С)

2. Появление спутника на звездном небе не в один и тот же час каждый день.

2.5.4. Счёт времени и часовые пояса Вследствие вращения Земли вокруг своей оси ее поверхность освещается Солнцем неодинаково.

Формирование часовых поясов связано со стремлением, с одной стороны, учитывать вращение Земли вокруг своей оси, а с другой стороны, определить территории с примерно одинаковым местным временем таким образом, чтобы различия во времени между часовыми поясами были кратны одному часу.

В результате было достигнуто решение, что должно быть 24 часовых пояса и каждый из них должен охватывать территорию примерно 15° в ширину (± 7,5° относительно соответствующего среднего меридиана). Точкой отсчёта был принят гринвичский меридиан – нулевой меридиан – средний меридиан нулевого часового пояса. Начальный (нулевой) меридиан на экваторе=0 о на полюсах 90о.

Меридиан – условная линия, проведенная на карте от полюса до полюса.

В каждом поясе по центру проходит средний меридиан, где местное время будет одинаковым в данный момент для всех пунктов в пределах одного часового пояса. Местное время среднего меридиана пояса называют поясным.

Административный часовой пояс (или, в соответствии с новым законом «Об исчислении времени» – часовая зона) – участок земной поверхности, на котором в соответствии с некоторым законом установлено определённое поясное время.

Пользоваться местным времени неудобно, потому что, двигаясь на запад или восток с каждым градусом долготы стрелки часов нужно переводить назад или вперед на 4 мин.

При переходе из одного часового пояса в другой, значения минут и секунд (времени) сохраняются, изменяется лишь значение часов.

Существуют некоторые страны, в которых местное время отличается от всемирного не только на целое количество часов, но ещё дополнительно на 30 или 45 мин. Правда, такие временные зоны не являются стандартными часовыми поясами.

На Северном и Южном полюсах меридианы сходятся в одной точке, и поэтому там понятие часовых поясов, а заодно и местного времени, теряет смысл. Считается, что время на полюсах соответствует всемирному, хотя на станции Амундсен-Скотт (Южный полюс) действует время Новой Зеландии, а вовсе не всемирное.

Часовые пояса в разных странах Территории девяти стран мира расположены сразу в нескольких часовых поясах:

Россия – 11 часовых поясов;

Канада – 6 часовых поясов;

США – 6 часовых поясов (включая Гавайи, исключая островные территории: Американское Самоа, Мидуэй, Виргинские Острова и т. д.);

на автономной территории Дании – Гренландии – 4 часовых пояса;

Австралия и Мексика – по 3 часовых пояса;

Бразилия, Казахстан, Монголия и Демократическая Республика Конго – по 2 часовых пояса.

Территории каждой из оставшихся стран мира расположены лишь в одном каком-либо часовом поясе.

3. ЖИВАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

3.1 Свойства Земли Гравитационное поле Земли представляет собой поле силы тяжести

– равнодействующей силы тяготения и центробежной силы вращения Земли.

Поле силы тяжести, где сила тяготения равна силе вращения Земли Так как сила тяготения зависит от радиуса Земли, который наименьший на полюсах, то она наибольшая на полюсах. Центробежная сила, зависящая (при одинаковой скорости вращения) от радиуса орбиты, наибольшая на экваторе.

Движения земных масс. Основу этих движений составляет одна из сил инерции – сила Кориолиса, обусловленная вращением Земли вокруг своей оси.

На Земле сила Кориолиса проявляется в том, что свободно падающие тела отклоняются по вертикали к востоку, а тела, движущиеся вдоль земной поверхности, отклоняются от направления их движения в Северном полушарии вправо, а в Южном – влево. Вследствие медленного вращения Земли такие отклонения весьма малы и заметно сказываются или при очень больших скоростях движения, или, когда движение длится очень долго (например, подмыв соответствующих берегов рек – правые берега рек Северного полушария крутые, левые – пологие, а в Южном – наоборот).

Действия силы Кориолиса распространяются на многие явления в географической оболочке. В атмосфере под влиянием отклоняющей силы вращения Земли ветры умеренных широт обоих полушарий принимают преимущественно западное направление, а в тропических широтах – восточное.

В океане сила Кориолиса приводит к тому, что частицы воды движутся петлеобразно, преимущественно перпендикулярно начальному импульсу движения (наклону уровня воды). Однако морские течения не повторяют направления разгоняющих их ветров. Под действием силы Кориолиса они смещаются от направления господствующих ветров под углом 30° вправо или влево в зависимости от полушария, что показал Ф. Нансен во время ледового дрейфа на корабле «Фрам».

Взаимодействия гравитационных и иных сил внутри планеты и влияние космического окружения приводят к движению земных масс, старающихся занять наиболее устойчивое положение в пространстве.

Это:

-вулканические процессы – выбросы в географическую оболочку глубинных масс вещества, явления – резкие смещения внутриземных масс,

-сейсмические сопровождаемые обычно подземными толчками и разрывами сплошности земной коры,

-тектонические движения – перемещения земных масс внутри планеты или проявляющихся на земной поверхности (неотектонические).

Все они активно влияют на функционирование географической оболочки.

Основная причина их проявления заключается в необходимости уравновешивания результатов взаимодействий внутри Земли и на ее поверхности.

Движения земных масс являются важной характеристикой планеты, так как свидетельствуют об активности ее недр и способности к развитию и совершенствованию.

Приливы и отливы (см выше) Океанские приливы зависят главным образом от взаимодействия Земли, Луны и Солнца. Ведущую роль при этом играет близкорасположенная Луна, притяжение которой в 2,17 раза превосходит солнечное. Весь приливоотливной цикл по продолжительности соответствует лунным суткам (24 ч 51 мин), которые не совпадают с солнечными, за счет чего образуются приливные неравенства.

Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите со средним радиусом 384 тыс. км. Система Земля-Луна имеет общий центр масс, расположенный в теле Земли на расстоянии 2/3 от ее центра, так как массы взаимодействующих сил сильно различаются (земная в 81 раз больше, чем лунная). Оба небесных тела перемещаются таким образом, что любая точка одного из них описывает одинаковую орбиту. В каждой такой точке возникает одинаковая центробежная сила, не зависящая от широты места.

Приливы оказывают воздействие на все оболочки Земли независимо от среды или состояния вещества. Приливная сила одинакова и на суше, и на море.

Однако способность сопротивления этой силе (вязкость, упругость) и деформация различных сред неодинаковы. Не только океан, но и поверхность литосферы, а также недра испытывают периодические деформации за счет прохождения приливных волн. На суше нет точки отсчета, каковой в океане является береговая линия, поэтому литосферный прилив незаметен.

Приливоотливные движения имеют для Земли важное географическое следствие. В деформируемом приливом теле Земли (во всех средах – твердой, жидкой, газообразной) происходит внутреннее трение, приводящее к преобразованию энергии суточного вращения Земли в механическую, а затем к диссипации энергии суточного вращения Земли. Суточное вращение Земли по этой причине замедляется на 1/40 000 с в год, т.е. сутки удлиняются на 1 с за 40 000 лет, что в масштабах геологического времени весьма заметно.

Приливоотливные явления (колебания уровня моря и приливные течения) как результат распространения приливных волн приводят к периодическому затоплению и осушению береговой зоны на границе континента и океана. Они играют важную роль в формировании специфических природных обстановок (подводных ландшафтов) на довольно обширных низменных побережьях континентов.

Скорость приливной волны и ее движение зависит от многих географических факторов: глубины моря (чем оно глубже, тем меньше сопротивление трения воды о дно), конфигурации суши и морского бассейна и др. В открытом океане высота прилива небольшая, но по мере приближения к берегу приливная волна увеличивается.

Магнитное поле Земли Присутствие магнитного поля Земли наблюдал каждый, кто брал в руки компас и видел, как один конец стрелки, указывает на север, другой – на юг.

Виды магнитного поля Земли:

Постоянное (главное) и переменное. Природа и происхождение их различны, но между ними существует взаимосвязь.

Постоянное магнитное поле – это электрические токи, возникающие на поверхности уплотненного ядра Земли из-за различия температур в его частях, что предположительно связано с динамическими процессами в мантии и ядре.

Они создают устойчивое магнитное поле, простирающееся на 20-25 земных радиусов, разное по напряжению в различных точках земной поверхности и подверженное лишь медленным колебаниям.

Переменное поле создается внешними источниками, находящимися за пределами планеты – электрическими токами в верхних слоях атмосферы.

Пришедшие из глубин Вселенной лучи и частицы вызывают многие известные явления – полярные сияния, магнитные бури, ионизацию воздуха, переход атмосферного кислорода и азота из молекулярного в атомарное состояние и др.

Переменное магнитное поле примерно в 100 раз слабее постоянного и характеризуется различными колебаниями (по происхождению и продолжительности действия): регулярными (суточные, сезонные), имеющими, главным образом, солнечную природу, и нерегулярными (магнитные бури).

Солнце и планеты Солнечной системы обладают магнитным полем, которое создает вокруг каждого из небесных тел особую внешнюю оболочку – магнитосферу.

Магнитосфера – это область околоземного пространства (средний диаметр магнитосферы превышает 90 тыс. км в сечении), физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряженных частиц (корпускул) космического происхождения.

Магнитосфера не относится к геосферам планеты, но играет важную роль в формировании многих свойств географической оболочки. Она является главным препятствием для проникновения в географическую оболочку губительного для живого вещества корпускулярного излучения Солнца. В результате существования магнитосферы на планете возникла атмосфера и, следовательно, жизнь.

Полярное сияние – это свечения, возникающие в результате прохождения корпускул, летящих от Солнца через магнитосферу Земли.

Земля имеет магнитные силовые линии, которые проходят через северный и южный полюса.

Магнитные меридианы – силовые линии, проходящие через Северный магнитный полюс (далее СМП) и Южный магнитный полюс (далее ЮМП).

Магнитная ось расположена под углом в 11,5о к земной оси и не проходит через центр. Магнитные полюса очень подвижны.

Магнитные полюса:

СМП – о. Принца Уэльского 72ос.ш. и 96оз.д.

ЮМП – Антарктида 70ою.ш. и 150ов.д.

Магнитные аномалии возникают из-за наличия и близости залежей магнитной руды; наличия трещин в земной коре.

Электрическое поле Земли Электрическое поле Земли существует во всех сферах географической оболочки, в том числе и у животных. Основная его характеристика – напряженность – это сила, приложенная в этом поле к единичному положительному заряду. Распределение электрических зарядов в пространстве изображают силовыми линиями: чем больше густота линий, тем больше напряженность электрического поля.

Явления, связанные с движением электрических зарядов, лежат в основе многих процессов, происходящих во Вселенной и на Земле. Наша планета постоянно подвергается «бомбардировке» заряженными частицами из космического пространства. Некоторые из них возникают за пределами Солнечной системы и в основном представлены протонами (примерно 85%), частицами (около 14%) и тяжелыми атомными ядрами. Большинство этих частиц образуется, вероятно, в пределах нашей Галактики, и поэтому их потоки называют галактическими космическими лучами. Кроме них известны солнечные космические лучи, исходящие от Солнца и состоящие в основном также из протонов. Именно они формируют внеземные электрические потоки, заметно увеличивающиеся в периоды сильных возмущений на поверхности Солнца. При подходе к Земле эти частицы попадают в магнитное поле планеты и приобретают очень сложный характер движения, особенно вблизи полюсов.

Земные (теллурические) электрические потоки захватывают обширные участки земной коры и океанской толщи (это сотни и тысячи квадратных километров). Главная причина их образования – изменение интенсивности солнечной радиации, создающее в географической оболочке переменное электромагнитное поле.

Тепловое поле Земли Тепловое поле существует за счет неравномерного нагревания вещества Земли – горных пород, вод и воздуха, в результате чего возникает пространственная неравномерность распределения температуры.

Источники термического поля:

Внешний источник – солнечная радиация, проникающая на глубину лишь в несколько метров. Дальнейшее увеличение температуры с глубиной (в среднем 0,3°С на 100 м) связано с внутренними источниками.

Внутренние источники – гравитационная дифференциация вещества, т.е возрастание температур с глубиной, зависящая от теплопроводности, проницаемости горных пород и генерации тепла источниками или геотермальная энергия — это тепло земных недр. Вырабатывается оно в глубинах и поступает к поверхности Земли в разных формах и с различной интенсивностью.

Разогрев глубинных слоёв Земли связывают, главным образом, с распадом находящихся там радиоактивных элементов, хотя называют и другие источники тепла, например, физико-химические, тектонические процессы в глубоких слоях земной коры и мантии. Но чем бы это ни было обусловлено, температура горных пород и связанных с ними жидких и газообразных субстанций с глубиной растёт.

С этим явлением сталкиваются горняки — в глубоких шахтах всегда жарко. На глубине 1 км тридцатиградусная жара — нормальное явление, а глубже температура ещё выше.

Незначительность теплового потока из недр к поверхности на большей части планеты связана с низкой теплопроводностью горных пород и особенностями геологического строения. Но есть исключения — места, где тепловой поток велик. Это, прежде всего, зоны тектонических разломов, повышенной сейсмической активности и вулканизма, где энергия земных недр находит выход. Для таких зон характерны термические аномалии литосферы, здесь тепловой поток, достигающий поверхности Земли, может быть в разы и даже на порядки мощнее «обычного». Огромное количество тепла на поверхность в этих зонах выносят извержения вулканов и горячие источники воды.

При сохранении тенденции температура на глубине 10 км должна 250-300оС.

составлять в среднем примерно На глубине 100 км предположительные температуры около 1300-1500oС, на глубине 400 км – 1600oС, в ядре Земли (глубины более 6000 км) — 4000-5000oС.

На глубинах до 10-12 км температуру измеряют через пробурённые скважины; там же, где их нет, её определяют по косвенным признакам так же, как и на бльших глубинах. Такими косвенными признаками могут быть характер прохождения сейсмических волн или температура изливающейся лавы.

Например, в Кольской сверхглубокой скважине, пробурённой в Балтийском кристаллическом щите, температура до глубины 3 км меняется со скоростью 10оС/1 км, а далее геотермический градиент становится в 2-2,5 раза больше. На глубине 7 км зафиксирована уже температура 120оС, на 10 км – 180oС, а на 12 км — 220oС.

Другой пример — скважина, заложенная в Северном Прикаспии, где на глубине 500 м зарегистрирована температура 42oС, на 1,5 км – 70oС, на 2 км – 80oС, на 3 км – 108oС.

Это тепло выделяется из недр земли. Источник тепла – радиоактивный распад. Т.о. наиболее высшей с точки зрения энергетического баланса земли является верхняя мантия, в которой происходят процессы, обуславливающие тектоническую жизнь земли. (тектоника – строительство) Геохимические процессы Геохимические процессы – это изменения химического состава горных пород и минералов, а также расплавов и растворов, из которых они образовались.

Геохимические процессы играют в географической оболочке важную роль, поскольку они затрагивают саму сущность окружающей среды с точки зрения состава образующих ее элементов и взаимодействия друг с другом, включая обмен веществом.

Таблица 1 Современные данные о среднем содержании химических элементов в Земле Элемент Содержание, % Элемент Содержание, % Железо 41,87 Никель 3,14

–  –  –

Литосфера (от лито... и сфера), внешняя сфера «твёрдой» Земли, включающая земную кору и верхний слой мантии (субстрат). Нижняя граница литосферы проводится над астеносферой. До 60-х гг. 20 в. понималась как синоним земной коры.

3.2.1. Строение Земли

Во внутреннем строении Земли принято различать следующие слои:

Земная кора – верхний слой Земли, в котором могут существовать живые организмы.

Мантия – твердый слой, который находится ниже земной коры.

Ядро – центральная часть земного шара.

Рассмотрим более подробно каждый, из перечисленных слоев.

Земная кора – это каменистая оболочка, сложенная твердым веществом с избытком кремнезема, щелочи, воды магния и железа. Она отделяется от верхней мантии границей Мохоровичича (слоем Мохо) (информация в ХРЕСТОМАТИИ), на которой происходит скачок скоростей продольных сейсмических волн.

По строению и мощности различают два основных типа земной коры – материковый (континентальной) и океанический. Материковая кора состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Гранитный слой состоит из пород, обогащенных кремнием и алюминием, породы базальтового слоя обогащены кремнием и магнием. Океаническая кора двухслойная. Ее основная масса сложена базальтами, на которых лежит маломощный осадочный слой. Мощность базальтов превышает 10 км, в верхних частях достоверно установлены прослои осадочных позднемезозойских пород. Мощность осадочного покрова, как правило, не превышает 1-1,5 км.

Местами наблюдается переходный тип земной коры, для которого характерны значительная пространственная неоднородность. Он известен в окраинных морях Восточной Азии (от Берингова до Южно-Китайского), Зондском архипелаге и некоторых других районах земного шара.

Наличие разных типов земной коры обусловлено различиями в развитии отдельных частей планеты и их возрасте.

Толщина литосферы на суше в среднем колеблется от 35-40 км (на равнинных участках) до 70 км (в горных районах). Под древними горами толщина земной коры ещё больше: например, под Гималаями мощность её достигает 90 км. Земная кора под океанами – это тоже литосфера. Здесь она самая тонкая – в среднем около 7-10 км, а в некоторых районах Тихого океана – до 5 км.

Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, которые образовались при охлаждении магмы – расплавленного вещества в глубинах Земли. По мере остывания магмы образовывались горячие растворы. Проходя по трещинам в земной коре, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества. Так как некоторые минералы при изменении температуры и давления распадаются, на поверхности они преобразовывались в новые вещества.

Структурные элементы земной коры. Земная кора формировалась не менее 4 млрд лет, в течение которых она усложнялась под воздействием эндогенных (главным образом под воздействием тектонических движений) и экзогенных (выветривание и др.) процессов. Проявляясь с разной интенсивностью и в разное время, тектонические движения формировали структуры земной коры, которые образуют рельеф планеты.

Крупные формы рельефа называются морфоструктурами (например, горные хребты, плато). Сравнительно мелкие формы рельефа образуют морфоскульптуры (например, карст).

Основные планетарные структуры Земли – материки и океаны. В пределах материков выделяют крупные структуры второго порядка – складчатые пояса и платформы, которые отчетливо выражены в современном рельефе.

Платформы – это устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры обычно двухъярусного строения: нижний, образованный древнейшими породами, называют фундаментом, верхний, сложенный преимущественно осадочными породами более позднего возраста – осадочным чехлом. Возраст платформ оценивают по времени формирования фундамента. Участки платформ, где фундамент погружен под осадочный чехол, называют плитами (например, Русская плита). Места выхода на дневную поверхность пород фундамента платформы называют щитами (например, Балтийский щит). На дне океанов выделяются тектонически устойчивые участки – талассократоны и подвижные тектонически активные полосы – георифтогенали. Контактные зоны между континентами и океанами подразделяют на два типа: активные и пассивные.

Первые представляют собой очаги сильнейших землетрясений, активного вулканизма и значительного размаха тектонических движений. Морфологически они выражаются сопряжением окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов океанов. Наиболее типичными являются все окраины Тихого океана («тихоокеанское огненное кольцо») и северная часть Индийского океана. Вторые являют пример постепенной смены континентов через шельфы и материковые склоны к океаническому дну. Таковы окраины большей части Атлантического океана, а также Северного Ледовитого и Индийского океанов.

Можно говорить и о более сложных контактах, особенно в Районах развития переходных типов земной коры.

Состав земной коры. Химические элементы в земной коре образуют природные соединения – минералы, обычно твердые вещества, обладающие определенными физическими свойствами. В земной коре содержится более 3000 минералов, среди которых около 50 породообразующих.

Закономерные природные сочетания минералов образуют горные породы.

Земная кора сложена горными породами разного состава и происхождения. По происхождению горные породы подразделяют на магматические, осадочные и метаморфические.

Виды горных пород:

Магматические горные породы образуются за счет застывания магмы.

Осадочные горные породы возникают на земной поверхности за счет отложения материала разными способами. Часть из них образуется в результате разрушения горных пород. Это обломочные, или пластические, породы.

Величина обломков варьирует от валунов и галек до пылеватых частиц, что позволяет различать среди них породы разного гранулометрического состава – валунники, галечники, конгломераты, пески, песчаники и др.

Метаморфические породы образуются в результате изменения магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в недрах Земли. К ним относятся гнейсы, кристаллические сланцы, мрамор и др.

Внутреннее строение земли было изучено с помощью сейсмических волн, которые проходили через слои планеты.

Группы сейсмических волн: объёмные и поверхностные.

Объемные волны распространяются внутри горных пород и бывают:

продольными и поперечными.

Продольные волны проходят через жидкий, расплавленный материал ядра, они вызывают сжатие и растяжение среды, через которую проходят (как и привычные нам звуковые волны в воздухе). Их движение напоминает перемещение червяка, сжимающегося и растягивающегося вдоль продольной оси.

Поперечные волны, не проходящие через расплав, а затухающие на границе земного ядра. В этих волнах происходит колебание частиц горных пород перпендикулярно направлениям распространения волн. Такие колебания можно сравнить с движением змеи, извивающейся по поверхности поперек направления движения. Поперечные волны, выходя на поверхность, раскачивают из стороны в сторону и вверх-вниз все находящееся на земле, приводя к наибольшим разрушениям. Именно потому, что поверхность твёрдой Земли – это граница с гораздо менее плотной средой, воздушной, на земной поверхности объемные сейсмические волны могут свободнее «разгуляться», что обычно и происходит.

Этому способствует и свойства приповерхностных грунтов.

Поверхностные волны самые медленные, образующиеся на поверхности земли, самые разрушительные, способствуют возникновению трещин в земной коре.

Мантия представляет собой наибольшую по объему и весу оболочку Земли, простирающуюся от подошвы земной коры до границы Гутенберга, соответствующей глубине приблизительно 2900 км и принимаемой за нижнюю границу мантии. Мантию подразделяют на нижнюю (50% массы Земли) и верхнюю (18%). Прямых данных о вещественном составе мантии почти нет.

Предполагается, что она сложена расплавленной силикатной массой, насыщенной газами.

Верхняя мантия с глубины 50-80 км (под океанами) и 200-300 км (под континентами) до 660-670 км называется астеносферой. Это слой повышенной пластичности вещества, близкого к температуре плавления, to в астеносфере ~ = to плавления, но большое давление не позволяет веществу расплавиться.

Ядро представляет собой сфероид со средним радиусом около 3500 км.

Прямые сведения о составе ядра также отсутствуют. Известно, что оно является наиболее плотной оболочкой Земли.

Ядро также подразделяется на две сферы:

внешнее, до глубины 5150 км, находящееся в жидком состоянии, и внутреннее – твердое. Внешняя «твердая» оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть мантии, образует литосферу. Ее мощность составляет 50-200 км.

Рис. 25. Внутреннее строение Земли

3.2.2. Динамика литосферы В недрах Земли все время происходит перемещение отдельных масс.

Объясняется это тем, что земная кора стремится к равновесию: избыток массы на поверхности компенсируется недостатком внизу. Это состояние называется изостазия.

Изостазия (изостатическое равновесие) – гидростатически равновесное состояние земной коры, при котором менее плотная земная кора (средняя плотность 2.8 г/см) «плавает» в более плотном слое верхней мантии – астеносфере (средняя плотность 3.3 г/см), подчиняясь закону Архимеда.

Равновесие постоянно нарушается, возникают изостатические ее движения (поднятие, опускание), которое сопровождается перетеканием масс в верхние слои мантии (в астеносфере).

Литосфера также как гидросфера и атмосфера образовалась, в основном, в результате высвобождения веществ из верхней мантии молодой Земли. Её формирование продолжается и сейчас, главным образом, на дне океанов.

Литосфера подвержена воздействию воздушной и водной оболочек Земли (атмосферы и гидросферы), что выражается в процессах выветривания.

Физическое выветривание – это механический процесс, в результате которого порода, размельчается до частиц меньшего размера, не меняя химического состава. Химическое выветривание приводит к образованию новых веществ. На скорость выветривания влияет и биосфера, а также рельеф суши и климат, состав воды и другие факторы. В результате выветривания образовались рыхлые континентальные отложения, мощность которых составляет от 10-20 см на крутых склонах до десятков метров на равнинах и сотен метров во впадинах. На этих отложениях образовались почвы, играющие важнейшую роль во взаимодействии живых организмов с земной корой.

Тектонические движения – совокупность горизонтальных и вертикальных движений литосферы, сопровождающихся возникновением разломов (разрывов) и складок земной коры. Тектонические движения бывают медленными и быстрыми.

Теория литосферных плит Литосфера разделена на литосферные плиты. Совокупность всех неровностей земной поверхности называют рельефом. Отрицательные формы рельефа – впадины океанов, положительные – материки – формы рельефа первого порядка. Формы рельефа второго порядка – горы и равнины, как на суше, так и на дне океанов.

Литосферные плиты – крупнейшие блоки литосферы. Земная кора вместе с частью верхней мантии состоит из нескольких очень больших блоков, которые называются литосферными плитами. Их толщина различна – от 60 до 100 км.

Большинство плит включают в себя как материковую, так и океаническую кору.

Выделяют 13 основных плит, из них 7 наиболее крупных: Американская, Африканская, Антарктическая, Индо-Австралийская, Евразийская, Тихоокеанская, Амурская.

Плиты лежат на пластичном слое верхней мантии (астеносфере) и медленно движутся друг относительно друга со скоростью 1-6 см в год (рис. 3). Этот факт был установлен в результате сопоставления снимков, сделанных с искусственных спутников Земли. Они позволяют предположить, что конфигурация материков и океанов в будущем может быть совершенно отличной от современной, так как известно, что Американская литосферная плита движется навстречу Тихоокеанской, а Евразийская сближается с Африканской, Индо-Австралийской, а также с Тихоокеанской. Американская и Африканская литосферные плиты медленно расходятся.

Силы, которые вызывают расхождение литосферных плит, возникают при перемещении вещества мантии. Мощные восходящие потоки этого вещества расталкивают плиты, разрывают земную кору, образуя в ней глубинные разломы. За счет подводных излияний лав по разломам формируются толщи магматических горных пород. Застывая, они как бы залечивают раны – трещины.

Однако растяжение вновь усиливается, и снова возникают разрывы. Так, постепенно наращиваясь, литосферные плиты расходятся в разные стороны.

Рис. 26. Движение литосферных плит Земли

Зоны разломов есть на суше, но больше всего их в океанических хребтах на дне океанов, где земная кора тоньше. Наиболее крупный разлом на суше располагается на востоке Африки. Он протянулся на 4000 км. Ширина этого разлома – 80-120 км. Его окраины усеяны потухшими и действующими вулканами.

Вдоль других границ плит наблюдается их столкновение. Оно происходит по-разному. Если плиты, одна из которых имеет океаническую кору, а другая материковую, сближаются, то литосферная плита, покрытая морем, погружается под материковую. При этом возникают глубоководные желоба, островные дуги (Японские острова) или горные хребты (Анды). Если сталкиваются две плиты, имеющие материковую кору, то происходит смятие в складки горных пород края этих плит, вулканизм и образование горных областей. Так возникли, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты Гималаи. Наличие горных областей во внутренних частях литосферной плиты говорит о том, что когда-то здесь проходила граница двух плит, прочно спаявшихся друг с другом и превратившихся в единую, более крупную литосферную плиту. Таким образом, можно сделать общий вывод: границы литосферных плит – подвижные области, к которым приурочены вулканы, зоны землетрясений, горные области, срединно-океанические хребты, глубоководные впадины и желоба. Именно на границе литосферных плит образуются рудные полезные ископаемые, происхождение которых связано с магматизмом.

3.2.3. Горы Горы – это положительная форма рельефа; поднятые над равнинами и резко расчлененные участки земной поверхности со значительными перепадами высот (от нескольких десятков метров до нескольких километров).

Классификация гор

1. По высоте горы (главный признак, по которому классифицируют горы

– это высота гор) бывают:

Низкогорья (низкие горы) – высота гор до 800 метров над уровнем моря.

Особенности низкогорий: Вершины гор округлые, плоские; склоны пологие, некрутые, поросшие лесом; характерно наличие между горами речных долин.

Примеры низкогорий: Северный Урал, отроги Тянь-Шаня, некоторые хребты Закавказья, Хибины на Кольском полуострове, отдельные горы Центральной Европы.

Среднегорья (средние или средневысотные горы) – высота этих гор 800метров над уровнем моря.

Особенности средних гор: Для средневысотных гор характерна высотная поясность, т.е. смена ландшафта с изменением высоты.

Примеры средних гор: Горы Среднего Урала, Полярный Урал, горы острова Новая Земля, горы Сибири и Дальнего Востока, горы Апеннинского и Пиренейского полуостровов, Скандинавские горы на севере Европы, Аппалачи в Северной Америке, более половины территории Алтайских гор (800-2000 метров), среднегорные хребты Восточных Саян, Алданское нагорье (высота до 2306 метров), средневысотные хребты Чукотского нагорья, хребет Орулган в составе Верхоянского хребта (высота – до 2409 м), хребет Черского (наивысшая точка – гора Чингикан высотой 1644 м), Сихотэ-Алинь (наивысшая точка - гора Тордоки-Яни высотой 2090 м), Высокие Татры (Наивысшая точка – гора Герлаховский Штит, 2655 м), среднегорные хребты Забайкалья (Даурский (до 1526 м), Малханский (до 1741 м), Джидинский (до 2027 м), Олёкминский Становик (средняя высота хребта – от 1000 до 1400 м, максимальная – 1845 м), Витимское плоскогорье (высота от 1200 до 1600 м).

Высокогорья (высокие горы) – высота этих гор более 3000 метров над уровнем моря. Это молодые горы, рельеф которых интенсивно формируется под действием внешних и внутренних процессов.

Особенности высокогорий: Склоны гор крутые, высокие; вершины гор острые, пикообразные, имеют специфическое название – «карлинги»; гребни гор узкие, зазубренные; характерна высотная поясность от лесов у подножий гор до ледяных пустынь на вершинах.

Примеры высокогорий: Памир, Тянь-Шань, Кавказ, Гималаи, Кордильеры, Анды, Альпы, Каракорум, Скалистые горы и др.

2. По происхождению горы бывают:

тектонические, вулканические и эрозионные (денудационные):

Тектонические горы образуются в результате столкновения подвижных участков земной корылитосферных плит. Это столкновение вызывает образование складок на поверхности земли. Так возникают складчатые горы. Складчатыми горами называют те горы, в которых ясно преобладает складчатость. Складчатые горы встречаются на всех материках и многих островах и являются наиболее распространенными, а по высоте складчатые горы являются самыми высокими. Горы, состоящие из одной складки, встречаются сравнительно очень редко. Гораздо чаще горные хребты состоят из многих параллельно расположенных складок – горных цепей. В большинстве случаев горные цепи располагаются очень близко одна к другой, и, сливаясь основаниями, образуют широкий и мощный горный хребет. Горные хребты тянутся на сотни, а иногда и тысячи километров (Кавказский хребет около 1 тыс. км, Урал свыше 2 тыс. км). Чаще всего большие хребты (в плане) имеют дугообразную форму и реже прямолинейную.

Примерами дугообразных хребтов могут служить Альпы, Карпаты, Гималаи; примерами прямолинейных – Пиренеи, Главный Кавказский хребет, Урал, южная часть Анд и др.

Нередки случаи, когда горные хребты разветвляются и даже расходятся наподобие веера. Примерами разветвляющихся хребтов могут служить горы Памиро-Алая, Южного Урала и многие другие.

Складки, оказавшиеся на поверхности Земли, под влиянием выветривания, работы текучих вод, работы льдов и деятельности других агентов сразу же начинают разрушаться. В настоящее время складчатые горы в первозданном виде сохранились только в отдельных частях молодых гор – Гималаев, образовавшихся в эпоху альпийской складчатости.

Столово-глыбовые горы встречаются сравнительно редко. Они возникают на месте разбитых сбросами равнинных стран, чаще всего сложенных горизонтально залегающими пластами. Приподнятые участки образуют горы обычно столового типа. Степень поднятия участков может быть различна (от десятков метров до тысячи метров). В распределении поднятий и опусканий здесь трудно заметить какую-либо закономерность. Типичным примером столово-глыбовых гор является часть Юрских гор (Столовая Юра), а также Шварцвальд, Вогезы, некоторые участки Армянского нагорья. Примером поднятия столовых форм на меньшую высоту может служить Самарская Лука.

Много очень высоких столовых поднятий в южной Африке.

Складчато-глыбовые горы. При повторных движениях земной коры затвердевшие складки горной породы разламываются на крупные блоки, которые под влиянием тектонических сил приподнимаются или опускаются. Так возникают складчато-глыбовые горы. Данный тип гор характерен для старых (древних) гор. Примером могут служить горы Алтая. Возникновение этих гор пришлось на байкальскую и каледонскую эпохи горообразования, в герцинскую и мезозойскую эпоху они подверглись повторным движениям земной коры.

Окончательно тип складчато-глыбовых гор приняли во время альпийской складчатости.

Сводовые горы. Во многих районах участки суши, испытавшие тектоническое поднятие, под влиянием эрозионных процессов приобрели горный облик. Там, где поднятие происходило на сравнительно небольшой площади и имело сводовый характер, образовались сводовые горы, ярким примером которых являются горы Блэк-Хилс в Южной Дакоте, имеющие в поперечнике около 160 км. Эта территория испытала сводовое поднятие, а большая часть осадочного покрова была удалена последующей эрозией и денудацией. В результате обнажилось центральное ядро, сложенное магматическими и метаморфическими породами. Оно обрамлено хребтами, состоящими из более устойчивых осадочных пород, тогда как долины между хребтами выработаны в менее стойких породах. Там, где в толщу осадочных пород внедрялись лакколиты (чечевицеобразные тела интрузивных магматических пород), кроющие отложения тоже могли испытать сводовые поднятия. Наглядный пример эродированных сводовых поднятий – горы Генри в штате Юта. В Озерном округе на западе Англии также произошло сводовое поднятие, но несколько меньшей амплитуды, чем в горах Блэк-Хилс.

Горы остаточные (останцовые) – изолированные возвышенности, которые являются реликтами рельефа древних эпох горообразования, сохранившимися на месте бывших здесь горных хребтов и характеризующимися нисходящим развитием. В настоящее время остаточные горы относят к островным горам, приуроченным к участкам молодого локального горообразования.

Вулканические горы образованы в процессе извержения вулканов. Располагаются, как правило, вдоль линий разломов земной коры или у границ литосферных плит.

Вулканические горы бывают двух типов:

Вулканические конусы. Конусообразный вид эти горы приобрели в результате извержения магмы через длинные цилиндрические жерла. Данный тип гор широко распространен по всему миру. Это Фудзияма в Японии, горы Майон на Филиппинах, Попокатепетль в Мексике, Мисти в Перу, Шаста в Калифорнии и др. Щитовые вулканы. Образуются при неоднократном излиянии лавы. От вулканических конусов отличаются несимметричной формой и небольшими размерами.

В районах земного шара, где происходит активная вулканическая деятельность, могут образоваться целые цепи вулканов. Наиболее известной является цепь Гавайских островов вулканического происхождения протяженностью более 1600 км. Эти острова являются вершинами подводных вулканов, высота которых от поверхности океанического дна более 5500 метров.

Эрозионные (денудационные) горы возникли в результате интенсивного расчленения пластовых равнин, плоскогорий и плато текучими водами. Для большинства гор данного вида характерна столовая форма и наличие между ними долин коробкообразного и иногда каньонообразного типа. Последний тип долин возникает чаще всего при расчленении лавового плато.

Примерами эрозионных (денудационных) гор служат горы СреднеСибирского плоскогорья (Вилюйские, Тунгусские, Илимские и др.). Чаще же всего эрозионные горы можно встретить не в виде отдельных горных систем, а в пределах горных хребтов, где они образованы рассечением пластов породы горными реками.

3. По характеру вершинных окончаний горы бывают: пикообразные, куполообразные, платообразные и др.

Пикообразные вершины гор – это остроконечные вершины гор, по форме напоминающие пики, откуда и пошло название данного вида горных вершин. Присущи преимущественно молодым горам с крутыми скалистыми склонами, острыми гребнями и глубокими расщелинами речных долин.

Примеры гор с пикообразными вершинами: Пик Коммунизма (горная система – Памир, высота 7495 м), Пик Победы (горная система Тянь-Шань, высота 7439 м), Гора Казбек (горная система – Памир, высота 7134 м), Пик Пушкина (горная система – Кавказ, высота 5100 м).

Платообразные вершины гор – это вершины гор, имеющие плоскую форму.

Примеры платообразных гор: Передовой хребет (англ. Front Range) – горный хребет в южной части Скалистых гор в США, примыкающий с запада к Великим Равнинам. Хребет протягивается с юга на север на 274 км. Высшая точка – гора Грейс-Пик (4349 м). Хребет сложен преимущественно гранитами. Вершины платообразные, восточные склоны пологие, западные – крутые.

Хибины (кильд. Умптек) – крупнейший горный массив на Кольском полуострове. Геологический возраст – порядка 350 млн лет. Вершины платообразные, склоны крутые с отдельными снежниками. При этом ни одного ледника в Хибинах не обнаружено. Высшая точка – гора Юдычвумчорр (1200,6 м над уровнем моря).

Амбы (в переводе с амхарского – Горная крепость) – название плосковершинных возвышенностей и столовых гор в Эфиопии. Они состоят преимущественно из горизонтально залегающих песчаников и слоёв базальта.

Это и обуславливает плосковершинную форму гор. Амбы расположены на высоте до 4500 м.

Разновидностью гор с платообразными вершинами являются так называемые столовые горы (нем. Tafelberg, исп. Mesa – в пер.стол) – горы с усеченной плоской вершиной. Плоская вершина этих гор сложена обычно прочным пластом (известняк, песчаник, траппы, затвердевшая лава). Склоны столовых гор, как правило, крутые или ступенчатой формы. Возникают столовые горы при расчленении текучими водами пластовых равнин (например, Тургайского плато).

Известные столовые горы: Амбы (Эфиопия), Эльбские Песчаниковые горы (Германия), Лилиенштейн (Германия), Бухберг (Германия), Кёнигштейн (Германия), Тафельберг (Туле), (Гренландия), Бен Балбен (Ирландия), Этжо (Намибия), Гамсберг (Намибия), Гроотберг (Намибия), Уотерберг (Намибия), Щелинец Великий (Польша), Кистенштёкли (Швейцария), Тафельберг (Суринам), Тепуи (Бразилия, Венесуэла, Гайана), Долина монументов (США), Блэк-Меса (США), Столовая гора (Южная Африка), Столовая (гора, Кавказ).

Куполообразные вершины гор.

Куполообразную, то есть округлую, форму вершины могут принять:

Лакколиты – не образовавшиеся вулканы в виде холма с ядром магмы внутри; потухшие древние сильно разрушенные вулканы; небольшие участки суши, подвергшиеся тектоническому поднятию купольного характера и под воздействием процессов эрозии принявшие горный образ.

Примеры гор с куполообразной вершиной: Блэк-Хиллс (США). Эта территория подверглась купольному поднятию, а большая часть осадочного покрытия была удалена дальнейшей денудацией и эрозией. Центральное ядро в результате обнажилось. Оно состоит из метаморфических и магматических пород.

Ай-Никола (укр. Ай-Нікола, крымскотат. Ay Nikola, Ай Никола) – куполообразная гора-отторженец, юго-восточный отрог горы Могаби. Сложена из верхнеюрских известняков. Высота – 389 метров над уровнем моря.

Кастель (укр. Кастель, крымскотат. Qastel, Къастель) – гора высотой 439 м на южной окраине Алушты. Купол горы покрыт шапкой леса, а на восточном склоне образовался хаос – каменные глыбы, порой достигающие 3-5 м в поперечнике.

Аю-Даг или Медведь-гора (укр. Аю-Даг, крымскотат. Ayuv Da, Аюв Дагъ)

– гора на Южном берегу Крыма, расположенная на границе Большой Алушты и Большой Ялты. Высота горы – 577 метров над уровнем моря. Это классический пример лакколита.

Кара-Даг (укр. Кара-Даг, крымскотат. Qara da, Къара дагъ) – горновулканический массив, Крым. Максимальная высота – 577 м (гора Святая).

Представляет собой сильно разрушенную вулканическую форму с куполообразной вершиной.

Машук – останцовая магматическая гора (гора-лакколит) в центральной части Пятигорья на Кавказских Минеральных Водах, в северо-восточной части города Пятигорска. Высота 993,7 м. Вершина имеет правильную куполообразную форму.

4. По географическому положению. По этому признаку принято группировать горы на горные системы, хребты, горные цепи и одиночные горы.

Горные пояса – самые крупные образования. Выделяют АльпийскоГималайский горный пояс, протянувшийся через Европу и Азию, и АндийскоКордильерский горный пояс, проходящий через Северную и Южную Америку.

Горная страна – множество горных систем.

Горная система – горные хребты и группы гор, сходных по происхождению и имеющих один возраст (напр., Аппалачи) Горные хребты – связанные между собой горы, вытянутые в линию.

Например, горы Сангре-де-Кристо (Северная Америка).

Горные группы – также связанные между собой горы, но не вытянутые в линию, а образующие группу неопределенной формы. Например, горы Генри в Юте и Бэр-По в Монтане.

Одиночные горы – горы, не связанные с другими горами, часто вулканического происхождения. Например, гора Худ в Орегоне и Рейнир в Вашингтоне.

Образование Уральских гор Уральские горы – уникальное явление на земле, своего рода планетарный шов, который миллионы лет назад скрепил между собой два материка. Это горная страна, изобилующая великолепными природными ландшафтами, которые щедро разбросаны по всей территории Урала. Этот удивительный край поражает разнообразием климата: в верхней части Урал граничит с вековыми льдами Северного Ледовитого океана, в нижней горы обжигает горячее солнце песчаных пустынь. Над приполярной тундрой весь летний день не заходит солнце, освещая разноцветные альпийские луга.

Сто шестьдесят миллионов лет назад началось формирование современного состояния рельефа Уральских гор: разрушающиеся породы заполняли впадины у подножий гор. Семьдесят миллионов лет назад у подножия гор еще было мелкое ровное море с извилистой береговой линией. На некоторое время тектонические движения в районе Урала возобновились, вызвав рост гор, которые поднялись еще на триста метров. На восточном склоне это вызвало разворот многих рек, которые до этого текли в меридиональном направлении.

Разрушающиеся Уральские горы заполнили своим материалом впадины, находящиеся у их подножий. У восточных отрогов Южного Урала 70-37 млн. лет назад плескалось море. Западный берег этого моря проходил приблизительно по линии Кунашак-Челябинск-Троицк. Береговая линия была извилиста и изобиловала заливами. Море было теплым, мелководным, с ровным дном, полого опускавшимся к востоку.

В четвертичное время возобновившиеся тектонические движения вызвали рост сглаженных выветриванием Уральских гор. За последние 700 тыс. лет они поднялись на 200-400 м. На западном склоне Урала рост гор вызвал глубокое врезание рек в ранее разработанные днища, а на восточном – «развернул» русла малых и средних рек, текущих до этого в меридиональных долинах, на широтное направление (Уй, Миасс, Увелька и т.д.).

Последние несколько сотен тысяч лет Уральские горы были достаточно стабильны, постепенно поднимались на восемь миллиметров в год. Но по существу, можно сказать, что сегодняшние Уральские горы настолько сильно разрушены, что представляют собой скорее основания бывших высоких гор.

Ученые считают, что в древности высота Уральских гор превосходила Гималаи.

В сегодняшнем рельефе Южного Урала с запада на восток выделяются:

1) Уфимское плоскогорье; 2) собственно Уральские горы (Уральский кряж);

3) Зауральский пенеплен (плоская, местами слабовсхолмленная равнина). К востоку Зауральская равнина переходит в широкую Западно-Сибирскую низменность – равнинную страну с многочисленными болотами и озерными впадинами.

Древнее название гор Рифеи – переводится как «золотые горы». Это самое древнее горное образование на земле, сохранившее богатое историческое наследие. В Уральских горах находят следы старейших поселений, относящихся к каменному веку. Именно здесь был обнаружен легендарный древний город Аркаим – величайший памятник истории древних цивилизаций.

Об Уральских горах упоминали еще античные ученые, предполагавшие, что здесь находилась знаменитая Гиперборея, жители которой подобны богам.

Античные легенды гласили, что Урал пользовался любовью бога Аполлона, который ежегодно совершал путешествие в эти места.

Уральские горы – уникальные во всем мире, так как не принадлежат ни к одному из горных систем планеты. Эти горы возникли на месте древней складчатости (рис. 27).

Рис. 27. Уральские горы Уральские горы простираются с севера на юг, разделяя части света Европу и Азию. Эта естественная граница имеет длину в более чем две тысячи километров. Южная граница гор проходит вдоль долины реки Урал ниже Орска.

Ширина горной цепи составляет от шестидесяти до ста пятидесяти километров.

С запада и востока к горной системе прилегают две равнины.

Урал – один из самых старых горных массивов, поэтому горы сильно разрушены и невысоки. Они начали формироваться в позднем палеозойском периоде, закончив свой рост около двухсот миллионов лет назад. Как и любой другой рельеф на земле, горы образуются воздействием внутренних сил планеты, то есть тектонических напряжений, которые могут разделять или объединять целые материки, создавать на ровных равнинах высокие горные массивы или опускать горы ниже уровня океана. Такие процессы проходят очень медленно, за такое время на формирование рельефа успевают повлиять многие другие факторы: ветер, вода, радиация, лед – все это уменьшает и разрушает горы, заполняет породы, создает ущелья и овраги. Растения и бактерии тоже вносят свой вклад в формирование горных систем.

Урал отличается огромным разнообразием полезных ископаемых: здесь находятся месторождения большинства известных металлов, залежи драгоценных камней, запасы минерального сырья и многие другие ископаемые.

Урал – единственное на земле место, где были найдены горные породы всех периодов существования планеты. Газ, нефть, алмазы, железо, мрамор, малахит, корунд – список полезных ископаемых Уральских гор можно продолжать очень долго, что сделало этот район своеобразной Меккой геологов.

География Уральских гор Уральские горы можно разделить на несколько частей в зависимости от их расположения с севера на юг: полярный, приполярный, северный, средний и южный Урал.

Полярный Урал – самая узкая часть горной системы, средняя высота которой составляет примерно пятьсот метров (рис. 28).

Самая высокая вершина этой части горного хребта, простирающегося от северного края до горы Колокольни, это Пай-Ер высотой в полторы тысячи метров. Полярный Урал отличается резкими формами рельефа, пикообразными вершинами, крутыми склонами и глубокими долинами.

Рис. 28. Приполярный Урал Приполярный Урал немного шире, это самая высокая часть хребта. Здесь находятся гора Сабля, гора Карпинского и Народная гора – высшая точка всех Уральских гор высотой в 1894 метра. Рельеф этой части Урала похож на полярный: пики, гребни, кары, глубокие равнины, здесь есть несколько ледников, самый большой из которых достигает в длину тысячу метров.

Северный Урал ниже, чем Полярный и Приполярный, горы здесь более округлые и сглаженные. Вершины гор имеют причудливую форму, образованную в результате выветривания кристаллических пород на скалах.

Хребты прорезают долины рек, текущие в различных направлениях. К югу северный Урал снижается и отклоняется к юго-востоку.

В среднем Урале нет высоких гор, рельеф похож на равнинный, а на юге горы опять поднимаются, образуя несколько параллельных хребтов. Знаменитые вершины южного Урала – Ямантау, Нургуш, Иремель, Большой Шолом.

Несмотря на небольшую высоту, Уральские горы служат заслоном от влажных ветров, дующих в Сибирь из Атлантики. Поэтому на востоке от гор лето жаркое, а зимы суровые, хотя в Европейской части те же широты отличаются более мягкими зимами и прохладным летом.

Как было уже сказано, Уральские горы очень древние и сильно разрушены.

По существу, это только сохранившееся основание былых гор. Все, что когда-то было скрыто на большой глубине, теперь оказалось почти на поверхности.

Интересно и то, что многие ученые склонны полагать, что в древности Урал был выше, чем Гималаи (современные и самые высокие горы на Земле)!

3.3. Понятие об атмосфере Атмосфера – газовая среда вокруг Земли, вращающаяся вместе с ней.

3.3.1. Вертикальное строение атмосферы

–  –  –

3.3.2. Состав атмосферы Атмосфера состоит из постоянных и переменных компонентов. К постоянным относятся азот (78% по объему), кислород (21%) и инертные газы (0,93%). Переменными составляющими являются диоксид углерода, водяной пар, озон, аэрозоли (рис. 30).

Рис. 30. Состав атмосферы Земли Функции водяного пара: 1) удержание до 60% теплового излучения планеты; 2) перемещение большого количества энергии в пределах географической оболочки (за что водяной пар называют «основным топливом»

атмосферных процессов).

Содержание водяного пара зависти от времени года и суток. При испарении влаги (а именно таким путем атмосфера пополняется водяным паром) значительная часть энергии (примерно 2500 Дж) переходит в открытую форму, а затем выделяется при конденсации. Обычно это происходит на высоте облачного покрова. В результате таких фазовых переходов большое количество энергии перемещается в пределах географической оболочки, «питая» различные атмосферные процессы, и в частности – тропические циклоны. Водяной пар и диоксид углерода служат природными атмосферными фильтрами, задерживающими длинноволновое тепловое излучение земной поверхности.

Благодаря этому возникает парниковый эффект, который определяет общее повышение температуры земной поверхности на 38°С. Содержание диоксида углерода довольно быстро убывает с высотой, понижаясь практически до нуля на верхней границе атмосферы.

Аэрозольные частицы – это находящиеся во взвешенном состоянии минеральная и вулканическая пыль, продукты горения (дым), кристаллики морских солей, споры и пыльца растений, микроорганизмы. Содержание аэрозолей определяет уровень прозрачности атмосферы.

Вода в атмосфере Вода в атмосфере может находиться в трех состояниях: парообразном (водяной пар), жидком (капельки воды, образующие облака и туманы) и твердом (кристаллики льда и снежинки). Влагосодержание воздуха зависит от того, сколько водяного пара попадает в атмосферу путем испарения с земной поверхности. С поверхности земного шара в год испаряется 518 600 км воды из них 447 900 км воды (86 %) испаряется с поверхности океанов и 70 700км (14 %)

– с поверхности суши. В каждом месте влагосодержание зависит от атмосферной циркуляции: воздушные течения приносят в данный район воздушные массы более влажные или более сухие из других областей Земли.

Превращения воды в атмосфере Испарение – процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. Процесс испарения является обратным процессу конденсации – процесс переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение.

Одновременно с отрывом молекул от поверхности воды или почвы происходит обратный процесс их перехода из воздуха в воду или в почву. Если достигается состояние подвижного равновесия, когда возвращение молекул становится равным их отдаче с поверхности, то испарение прекращается: отрыв молекул с поверхности продолжается, но он покрывается возвращением молекул. Такое состояние называют насыщением, то есть – это динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Водяной пар в состоянии насыщения называется насыщающим, а воздух, содержащий насыщающий водяной пар, – насыщенным.

Стоит заметить, что при более высокой температуре воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низкой температуре.

3.3.3. Климат. Погода. Метеорологические величины Климат Климат – статистический многолетний режим погоды, одна из географических характеристик той или иной местности.

Климат оказывает влияние на живую и неживую природу. В тесной зависимости от климата находятся водные объекты, почва, растительность, животные. Отдельные отрасли экономики, прежде всего сельское хозяйство, также очень сильно зависят от климата.

Климат формируется в результате взаимодействия многих факторов:

количества солнечной радиации, поступающей на земную поверхность;

циркуляции атмосферы; характера подстилающей поверхности. При этом климатообразующие факторы сами зависят от географических условий данной местности, прежде всего от географической широты.

Географическая широта местности определяет угол падения солнечных лучей, получение определенного количества тепла. Однако получение тепла от Солнца зависит еще и от близости океана. В местах, находящихся вдали от океанов, осадков выпадает немного, да и режим их выпадения отличается неравномерностью (в теплый период больше, чем в холодный), облачность невысокая, зима холодная, лето теплое, годовая амплитуда температуры большая. Такой климат называется континентальным, так как он типичен для мест, расположенных в глубине континентов. Над водной поверхностью формируется морской климат, для которого характерны: плавный ход температуры воздуха, с небольшими суточными и годовыми амплитудами температур, большая облачность, равномерное и достаточно большое количество атмосферных осадков.

Большое влияние на климат оказывают и морские течения. Теплые течения согревают атмосферу в тех районах, где они протекают. Так, например, теплое Северо-Атлантическое течение создает благоприятные условия для произрастания лесов в южной части Скандинавского полуострова, при этом большая часть острова Гренландия, лежащего примерно на тех же широтах, что и Скандинавский полуостров, но находящегося вне зоны влияния теплого течения, круглый год покрыта толстым слоем льда.

Большая роль в формировании климата принадлежит рельефу. С подъемом местности на каждый километр температура воздуха понижается на 5-6°С.

Поэтому на высокогорных склонах Памира средняя годовая температура – 1°С, хотя находится он чуть севернее тропика.

Большое влияние на климат оказывает расположение горных хребтов.

Например, Кавказские горы задерживают влажные морские ветры, и на их наветренных склонах, обращенных к Черному морю, выпадает значительно больше осадков, чем на подветренных. При этом горы служат препятствием для холодных северных ветров.

В зависимости от температурных условий, преобладающих воздушных масс и ветров выделяют климатические пояса.

Основными климатическими поясами являются:

экваториальный;

два тропических;

два умеренных;

арктический и антарктический.



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Горбунков Владимир Иванович ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЗАКРЫТОЙ РТУТНОЙ БАКТЕРИЦИДНОЙ ЛАМПЫ Специальность 01.04.05 – оптика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск 2010 Работа выполнена на кафедре...»

«НЕКРАСОВ ВЯЧЕСЛАВ ЛАЗАРЕВИЧ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА СССР В 1961-1974 гг. Специальность 07.00.02 – Отечественная история Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Сургут – 2007 Работа выполнена на кафедре истории ГОУ ВПО "Сургутский государственный педагогический университет" Научный руководитель: доктор историч...»

«Емельянова Юлиана Андреевна НАСЕЛЕНИЕ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ БАЙКАЛА В РАННЕМ БРОНЗОВОМ ВЕКЕ Специальность 07.00.06 – археология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Барнаул – 2010 Работа выполнена на кафедре истории ГОУ ВПО "Иркутский государственный технический унив...»

«Российская академия наук Сибирское отделение Государственная публичная научно-техническая библиотека ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ГПНТБ СО РАН Сохранность фондов 2-е изд. перераб. и доп. Новосибирск УДК 025.7/8 ББК 78.36 О-64 Организационно-технологическая документация ГПНТБ СО РАН....»

«198 Актуальные проблемы исторических исследований: взгляд молодых учёных. 2011 П.Е. Азарова * Советские праздники как механизм социализации городской молодежи Западной Сибири (1921 – первая половина 1941 г.) Советский праздник представляет собой специфическое явление культу...»

«УДК 347 ПРОБЛЕМЫ ВЗЫСКАНИЯ ЗАДОЛЖЕННОСТИ ПО КРЕДИТНЫМ ДОГОВОРАМ В СЛУЧАЕ СМЕРТИ ДОЛЖНИКА © 2010 М. В. Евдокимова, А. Н. Бутов магистранты каф. гражданского и арбитражного процесса e-mail: marushiy@mail.ru, sasha_butov@mail.ru Кур...»

«Акимова Мария Игоревна ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗВИТИЕ ГЛАВНОЙ ПЛОЩАДИ ГОРОДОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (конец XVI – начало ХХ вв.) Специальность 17.00.04 – изобразительное искусство, декоративноприкладное искусство и архитектура АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание уч...»

«ИННОВАЦИОННОЕ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ 338.341.1(477) Зубейко И.И., студент, ТНУ имени В.И. Вернадского РЕГИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ РАЗВИТИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ УКРАИНЫ Украина – государство с высоким научно-техническим п...»

«  ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО   ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ     НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТ Р   СТАНДАРТ   РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ       Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой продукции военного назначения ПЛАНИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1647-ст НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАРТОФЕЛЬ СЕМЕННОЙ ПРИЕМКА И МЕТОДЫ АНАЛИЗА Seed potatoes. Acceptance rules and method...»

«Сибирское отделение РАН Государственная публичная научно-техническая библиотека КАДРОВЫЙ ПОТЕНЦИАЛ БИБЛИОТЕК Сборник научных трудов Новосибирск УДК 021.7 ББК Ч 73р7 К13 Печатается по постановлению редакционно-издательского совета ГПНТБ СО РАН Ответственный редактор Е.Б. Артемьева, канд. пед. на...»

«Государственный комитет Российской Федерации по строительству и жилищнокоммунальному комплексу (Госстрой России) Государственное унитарное предприятие "Ростовский научноисследовательский институт ордена Тру...»

«1. Часть 2. Структура Информационного общества России Содержание 2.1. Цели и задачи части 2 2.2. Структура Информационного общества и его механизмы материализации интеллекта в человеко-машинной СТКС.2.3. Реализация принципов саморазвития.2.4. Стр...»

«Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева № 5(102) УДК 331.1 В.И. Дементьев, Ю.Г. Кабалдин СХЕМА ОТНОШЕНИЙ СУБЪЕКТОВ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В СФЕРЕ УСЛУГ Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Выделены...»

«Наименование учебного курса Материально-техническое обеспечение адаптивной физической культуры Программа дисциплины "Материально-техническое обеспечение адаптивной физической культуры" федерального компонента цикла специальных дисциплин специальности составлена в соответствии с Государственным обр...»

«Пояснительная записка Игры, которые представлены в данной программе, направлены на формирование восприятия ребенка младшего дошкольного возраста. Программа разработана с учетом закономерностей формирования восприятия в дошкольном...»

«ЗАКУПКА № 0306-070201 ДОКУМЕНТАЦИЯ О ПРОВЕДЕНИИ ЗАПРОСА ПРЕДЛОЖЕНИЙ Открытый запрос предложений в электронной форме на право заключения договора выполнения работ по созданию и технической поддержке автоматизированно...»

«Руководство пользователя ExStick® DO600 ® Прибор для измерения концентрации растворенного в воде кислорода (оксиметр) Введение Поздравляем с приобретением прибора для измерения концентрации растворённого в воде кислорода и температуры (оксиметра) модели Extech DO600. Используемые единицы измерения: % насыщения, мг...»

«Остроухов Всеволод Викторович ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОДАЧИ СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ Специальность 05.09.03 – "Электротехнические комплексы и системы" АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2012 Работа выполнена на кафедре систем управлении ФГБОУ ВПО "ЮжноУральский государственный университет" (национальный исследовательский универси...»

«ISSN 0202-3205 МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Кафедра "Организация, технология и управление строительством" А.Ф. АКУРАТОВ, К.В. СИМ...»

«Письмо Федеральной службы государственной статистики от 31.05.2005 № 01-02-9/381 О ПОРЯДКЕ ПРИМЕНЕНИЯ И ЗАПОЛНЕНИЯ УНИФИЦИРОВАННЫХ ФОРМ ПЕРВИЧНОЙ УЧЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ № КС-2, КС-3 и КС-11 Вопрос. Организа...»

«БОЛОТОВА Светлана Юрьевна Разработка и исследование метода релевантного обратного вывода специальность 05.13.17 – теоретические основы информатики ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель – доктор физико-математических наук, доцент С.Д. Махортов Воронеж – 2013 Оглавление Введение Глава 1. Основы теории LP-структур 1....»

«Воронцов Ярослав Александрович Математическое моделирование задач выбора с расплывчатой неопределенностью на основе методов представления и алгебры нечетких параметров Специальность 05.13....»

«©2001 г. А.Л. ТЕМНИЦКИЙ УЧЕБНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ТЕМНИЦКИЙ Александр Лазаревич научный сотрудник Института социологии РАН, доцент Московского педагогического государственного университета. Вовлечение студентов в социологическую практику, ориентация их на проведение самостоятел...»

«Попов Андрей Николаевич Управление скринингом патологии молочных желез на основе компьютерной радиотермометрии. Специальность: 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Воронеж – 2006. Тел./Факс: (495) 229-41-83 Ассоциация E-mail: info@rad...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет Кафедра строительных конструкций МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ, ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ" Соста...»

«УДК 519.233.5:001.8 С.Г. РАДЧЕНКО* АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ * Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, Украина Анотація. Проведено порівняльний аналіз системних властивостей...»

«Н.Н. Гончар Тверской государственный технический университет, г. Тверь N.N. Gonchar Tver State Technical University, Tver КОМПЛЕКСНОЕ РЕЧЕВОЕ ДЕЙСТВИЕ АРГУМЕНТАТИВНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ КАК ОСНОВНА...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.