Складові географічної оболонки називаються. Структура географічної оболонки
Земля включає кілька концентричних оболонок. Географічною оболонкоюназивається особлива оболонка Землі, де стикаються і взаємодіють верхня частина літосфери, нижня частина атмосфери та гідросфера, у межах яких розвиваються живі організми.Як зазначалося, З планет Сонячної системи географічна оболонка характерна лише Землі.
Точні межі географічної оболонки точно не визначені. Прийнято вважати, що вгору вона тягнеться до «озонового екрану», тобто до висоти в 25 км.Гідросфера входить у географічну оболонку цілком, а літосфера – лише своїми верхніми шарами, до глибини кілька кілометрів. Таким чином, у межах географічна оболонка майже збігається з біосферою.
Специфічними особливостями географічної оболонки є велика різноманітність речовинного складу та видів енергії, наявність життя, існування людського суспільства.
Існування та розвиток географічної оболонки пов'язано з низкою закономірностей, головними з яких є цілісність, ритмічністьі зональність.
Цілісність географічної оболонкиобумовлена взаємним проникненням одна в одну її складових частин. Зміна однієї з них призводить до зміни інших. Прикладом можуть бути четвертинні заледеніння. Похолодання клімату призвело до утворення товщ снігу та льоду, які покривали північні частини Євразії та Північної Америки. Внаслідок заледеніння виникли нові форми рельєфу, змінилися ґрунти, рослинність, тваринний світ.
Проявом цілісності географічної оболонкиє система кругообігів. Усі оболонки Землі охоплюють великий кругообіг води. У процесі біологічного круговороту зелені рослини перетворюють енергію Сонця на енергію хімічних зв'язків. З неорганічних речовин ( CO 2і H 2 O) утворюються органічні (крохмаль). Тварини, не володіючи такою здатністю, використовують готові органічні речовини, поїдаючи рослини чи інших тварин. Мікроорганізми руйнують органічну речовину загиблих рослин та тварин до простих сполук. Їх знову використовуватимуть рослини.
Повторюваність у часі тих чи інших явищ природи називається ритмічністю. Існують ритми різної тривалості. Найбільш очевидні добоваі сезонна ритміка.Добова ритміка обумовлена рухом Землі навколо осі, сезонна – орбітальним рухом. Крім добових та річних мають місце і більш тривалі ритми, або цикли. Так, у неоген-четвертинний час неодноразово змінювали один одного епохи заледенінь та міжльодовиків. У історії Землі виділяється кілька циклів горообразовательных процесів.
Зональність- Одна з головних закономірностей геогра 
фічну оболонку. Вона проявляється в упорядкованій схемі природних компонентів під час руху від полюсів до екватора. В основі зональності лежить неоднакова кількість сонячного тепла та світла, що отримується різними ділянками земної поверхні. Зональності підпорядковуються багато компонентів природи: клімат, води суші, дрібні форми рельєфу, утворені дією зовнішніх сил, грунту, рослинність, тваринний світ. Не підкоряються закону зональності прояви зовнішніх сил Землі, особливості руху та будови земної кори та пов'язане з цим розміщення великих форм рельєфу.
Залишились питання? Бажаєте знати більше про географічну оболонку Землі?
Щоб отримати допомогу репетитора – зареєструйтесь.
Перший урок – безкоштовно!
сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
Географічна оболонка землі або ландшафтна оболонка, сфера взаємопроникнення та взаємодії літосфери, атмосфери, гідросфери та біосфери. Характеризується складним складом та будовою. Вертикальна потужність географічної оболонки становить десятки кілометрів. Цілісність географічної оболонки визначається безперервним енерго- та масообміном між сушею та атмосферою, Світовим океаном та організмами. Природні процеси в географічній оболонці здійснюються за рахунок променистої енергії Сонця та внутрішньої енергії Землі. У межах географічної оболонки виникло і розвивається людство, що черпає з оболонки ресурси для свого існування та впливає на неї.
Верхню межу Географічна оболонка проводити за стратопаузою, т.к. До цього рубежу позначається тепловий вплив земної поверхні на атмосферні процеси. Кордон географічної оболонки в літосфері поєднують з нижньою межею області гіпергенезу. Іноді за нижню межу Географічна оболонка приймають підніжжя стратисфери, середню глибину сейсмічних або вулканічних вогнищ, підошву земної кори, рівень нульових річних амплітуд температури. Таким чином, географічна оболонка повністю охоплює гідросферу, опускаючись в океані на 10-11 км. нижче поверхні Землі, верхню зону земної кори та нижню частину атмосфери (шар потужністю 25-30 км.). Найбільша товщина географічної оболонки близько 40 км.
Якісні відмінності географічної оболонки від інших оболонок Землі ось у чому. Географічна оболонка формується під впливом як земних, і космічних процесів; вона винятково багата на різні види вільної енергії; речовина присутня у всіх агрегатних станах; надзвичайно різноманітний ступінь агрегованості речовини – від вільних елементарних частинок – від атомів, іонів, молекул до хімічних сполук та найскладніших біологічних тіл; концентрацією тепла, що надходить від Сонця; наявність людського суспільства.
Основні речові компоненти географічної оболонки це гірські породи, що складають земну кору формою - рельєфом), повітряні маси, водні скупчення, ґрунтовий покрив і біоценози; у полярних широтах та високогір'ях істотна роль скупчень льоду.
Основні енергетичні компоненти це гравітаційна енергія, внутрішнє тепло Землі, промениста енергія Сонця та енергія космічних променів. За всієї обмеженості набору компонентів поєднання їх може бути дуже різноманітними; це залежить і від числа тих, що входять у поєднання доданків та від їх внутрішніх варіацій, тому що кожен компонент - це теж дуже складна природна сукупність і головне - від характеру їх взаємодії та взаємозв'язків, тобто від географічної структури.
Географічна оболонка притаманні такі важливі риси:
1)целостность географічної оболонки, обумовлена безперервним обміном речовини та енергії між її складовими частинами, оскільки взаємодія всіх компонент пов'язує в єдину матеріальну систему, у якій зміна навіть однієї ланки тягне сполучене зміна та інших.
2) Наявність круговороту речовин та пов'язаної з ним енергією, що забезпечує багаторазовість одних і тих самих процесів та явищ та їх високу сумарну ефективність при обмеженому обсязі вихідної речовини, що бере участь у цих процесах. Складність кругообігів різна: одні з них - механічні рухи (циркуляція атмосфери, система морських поверхневих течій), інші супроводжуються зміною агрегатного стану речовини (оборот води на Землі), по-третє, відбувається також і його хімічна трансформація (біологічний кругообіг). Кругообіги, однак, не замкнуті, і різницю між їх початковими і кінцевими стадіями свідчить про розвиток системи.
3) Ритміка, тобто повторюваність у часі різних процесів і явищ. Вона обумовлена головним чином астрономічними та геологічними причинами. Виділяється ритміка добова (зміна дня і ночі), річна (зміна пори року), внутрішньовікова (наприклад, цикли в 25-50 років, що спостерігаються в коливаннях клімату, льодовиків, рівнів озер, водоносності річок тощо), надвікова (наприклад , Зміна за кожні 1800-1900 років фази прохолодно-вологого клімату фазою сухого і теплого), геологічна (цикли каледонський, герцинський, альпійський по 200-240 млн. років кожен) і т.п. Ритми, як і круговороти, не замкнуті: той стан, який був на початку ритму, наприкінці його не повторюється.
4). Безперервність розвитку географічної оболонки, як деякої цілісної системи під впливом суперечливої взаємодії екзогенних та ендогенних сил. Наслідками та особливостями цього розвитку є: а) територіальна диференціація поверхні суші, океану та морського дна на ділянки, що розрізняються за внутрішніми особливостями та зовнішнім виглядом (ландшафти, геокомплекси); визначається просторовими змінами географічної структури; особливі форми територіальної диференціації - географічна зональність; б) полярна асиметрія, тобто суттєві відмінності природи; Географічна оболонка в Північній і Південній півкулях; проявляється у розподілі суші та моря (переважна частина суші в Північній півкулі), клімату, складу тваринного та рослинного світу, у характері ландшафтних зон тощо; в) гетерохронність або метахронність розвитку географічної оболонки, обумовлена просторовою різнорідністю природи Землі, внаслідок чого в один і той же момент різні території або знаходяться в різних фазах однаково спрямованого еволюційного процесу, або відрізняються один від одного напрямком розвитку (приклади: стародавнє заледеніння в різних районах Землі починалося і закінчувалося неодночасно, в одних географічних зонах клімат стає сухішим, в інших водночас - вологішим і т.п.).
Географічна оболонка предмет вивчення фізичної географії.
21.1. Поняття про географічну оболонку
Географічна оболонка – цілісна безперервна приповерхнева частина Землі, в межах якої стикаються та взаємодіють літосфера, гідросфера, атмосфера та жива речовина. Це найбільш складна та різноманітна матеріальна система нашої планети. Географічна оболонка включає цілком гідросферу, нижній шар атмосфери, верхню частину літосфери і біосферу, які є її структурними частинами.
Географічна оболонка немає чітких кордонів, тому вчені проводять їх по-різному. Зазвичай за верхню кордон приймають озоновий екран, розташований на висоті близько 25-30 км, де затримується більшість ультрафіолетової сонячної радіації, яка згубно діє на живі організми. У той же час основні процеси, що визначають погоду та клімат, а отже, формування ландшафтів, протікають у тропосфері, висота якої змінюється за широтами від 16–18 км у екватора до 8 км над полюсами. Нижнім кордоном на суші найчастіше вважають підошву кори вивітрювання. Ця частина земної поверхні схильна до найбільш сильних змін під впливом атмосфери, гідросфери та живих організмів. Її максимальна потужність – близько одного кілометра. Отже, загальна потужність географічної оболонки суші становить близько 30 км. В океані нижньою межею географічної оболонки вважають його дно.
Слід, проте, зауважити, що щодо становища нижньої межі географічної оболонки серед учених є найбільші розбіжності. Можна навести п'ять-шість точок зору це питання з відповідними обгрунтуваннями. При цьому кордон проводять на глибинах від кількох сотень метрів до десятків і навіть сотень кілометрів, причому по-різному в межах материків та океанів, а також різних ділянок материків.
Немає єдності щодо назви географічної оболонки. Для її позначення були запропоновані такі терміни: ландшафтна оболонка чи сфера, географічна сфера чи середовище, біогеносфера, епігеосфера та низка інших. Проте нині більшість географів дотримується наведених нами назв і меж географічної оболонки.
Уявлення про географічну оболонку як про особливу природну освіту було сформульовано в науці в XX столітті. Головна заслуга у розробці цього уявлення належить академіку А. А. Григор'єву. Їм же було розкрито й основні особливості географічної оболонки, які зводяться до такого:
Географічній оболонці властиво порівняно з надрами Землі та іншою частиною атмосфери більша розмаїтість речовинного складу, а також надходять до неївидів енергії та форм їх перетворення.
Речовина в географічній оболонці знаходиться в трьох агрегатних станах (за її межами переважає один стан речовини).
Всі процеси тут протікають за рахунок сонячних і внутрішньоземних джерел енергії (за межами географічної оболонки – в основному за рахунок одного з них), причому сонячна енергія абсолютно переважає.
Речовина в географічній оболонці має широкий діапазон фізичних характеристик (щільність, теплопровідність, теплоємність та ін.). Лише тут є життя. Географічна оболонка - арена життя та діяльності людини.
5. Загальним процесом, що зв'язує сфери, що становлять географічну оболонку, є переміщення речовини та енергії, яке відбувається у вигляді кругообігів речовини та у змінах складових балансів енергії. Всі круговороти речовини відбуваються з різною швидкістю і на різному рівні організації речовини (макрорівні, мікрорівні фазових переходів і хімічних перетворень). Частина енергії, що надходить в географічну оболонку, консервується в ній, інша частина в процесі кругообігу речовин іде за межі планети, попередньо зазнавши ряд перетворень.
Географічна оболонка складається із компонентів. Це певні матеріальні утворення: гірські породи, вода, повітря, рослини, тварини, ґрунти. Компоненти розрізняються за фізичним станом (тверде, рідке, газоподібне), рівнем організації (неживе, живе, біокосне – поєднання живого та неживого, до якого належить ґрунт), хімічного складу, а також за рівнем активності. За останнім критерієм компоненти поділяють на стійкі (інертні) – гірські породи та ґрунти, мобільні – вода та повітря та активні – жива речовина.
Іноді компонентами географічної оболонки вважають приватні оболонки – літосферу, атмосферу, гідросферу та біосферу. Це не зовсім правильне уявлення, бо не вся літосфера та атмосфера входять до складу географічної оболонки, а біосфера просторово ізольованої оболонки не утворює: це сфера поширення живої речовини в межах частини інших оболонок.
Географічна оболонка територіально та за обсягом майже збігається з біосферою. Однак єдиної точки зору щодо співвідношення біосфери та географічної оболонки немає. Одні вчені вважають, що поняття «біосфера» та «географічна оболонка» дуже близькі або навіть тотожні. У зв'язку з цим вносилися пропозиції замінити термін «географічна оболонка» терміном «біосфера» як найпоширеніший і знайомий широким масам людей. Інші вчені-географи розглядають біосферу як певну стадію розвитку географічної оболонки (у її історії виділяють три основні етапи: геологічний, біогенний та сучасний антропогенний). На думку третіх, терміни «біосфера» та «географічна оболонка» не тотожні, оскільки у понятті «біосфера» увага акцентується на активній ролі живої речовини у розвитку цієї оболонки і цей термін має особливу біоцентричну спрямованість. Очевидно, слід погодитись з останнім підходом.
Географічну оболонку розглядають нині як систему, причому систему складну (що складається з безлічі матеріальних тіл), динамічну (безперервно змінювану), що саморегулюється (що володіє опреде-
ної стійкістю) і відкриту (безперервно обмінюється з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією).
Географічна оболонка неоднорідна. Вона має ярусну вертикальну структуру, що з окремих сфер. Речовина розподілена в ній за густиною: чим вище густина речовини, тим нижче вона розташована. При цьому найбільш складну будову географічна оболонка має на контакті сфер: атмосфери та літосфери (поверхня суші), атмосфери та гідросфери (поверхневі шари Світового океану), гідросфери та літосфери (дно Світового океану), а також у прибережній смузі океану, де контактують гідросфери літосфера та атмосфера. При віддаленні цих зон контакту будова географічної оболонки стає простішим.
Вертикальна диференціація географічної оболонки послужила основою відомому географу Ф. М. Мількову виділення всередині цієї оболонки ландшафтної сфери – тонкого шару прямого дотику та активної взаємодії земної кори, атмосфери та водної оболонки. Ландшафтна сфера – біологічний фокус географічної оболонки. Її потужність змінюється від кількох десятків метрів до 200 – 300 м. Ландшафтна сфера розпадається на п'ять варіантів: наземний (на суші), земноводний (дрібноводні моря, озера, річки), водно-поверхневий (в океані), льодовий та донний (дно океану) ). Найпоширеніший із них – водно-поверхневий. Він включає в себе 200-метровий поверхневий шар води і шар повітря заввишки 50 м. До складу наземного варіанту ландшафтної сфери, краще за інших вивченого, входять приземний шар повітря заввишки 30 – 50 м, рослинність з тваринним світом, що населяє її, грунт і сучасна кора вивітрювання . Отже, ландшафтна сфера – активне ядро географічної оболонки.
Географічна оболонка неоднорідна у вертикальному, а й у горизонтальному напрямі. Щодо цього вона розчленовується на окремі природні комплекси. Диференціація географічної оболонки на природні комплекси обумовлена нерівномірним розподілом тепла на різних її ділянках та неоднорідністю земної поверхні (наявність материків та океанічних западин, гір, рівнин, пагорбів тощо). Найбільший природний комплекс – сама географічна оболонка. До географічних комплексів належать також материки та океани, природні зони (тундри, ліси, степи та ін.), а також регіональні природні утворення, як, наприклад, Східно-Європейська рівнина, пустеля Сахара, Амазонська низовина та ін. Невеликі природні комплекси приурочені до окремим пагорбам, їх схилам, долинам річок та їх окремим ділянкам (руслу, заплаві, надзаплавним терасам) та іншим мезо- та мікроформам рельєфу. Чим менший природний комплекс, тим однорідніші природні умови в його межах. Таким чином, вся географічна оболонка має складну мозаїчну будову, вона складається із природних комплексів різного рангу.
Географічна оболонка пройшла тривалу та складну історію розвитку, яку можна поділити на кілька етапів. Припускають, що первинна холодна Земля утворилася, як і інші планети, із міжзоряних пилу та газів близько 5 млрд років тому. У догеологічний період розвитку Землі, що закінчився 4,5 млрд років тому, відбувалася її акреція, поверхня бомбардувалася метеоритами і відчувала найпотужніші приливні коливання від Місяця, що близько розташовано. Географічної оболонки як комплексу сфер тоді не було.
Перший – геологічний етап розвитку географічної оболонки розпочався разом із раннім геологічним етапом розвитку Землі (4,6 млрд років тому) і захопив всю її до-кембрійську історію, продовжуючись до початку фанерозою (570 млн років тому). Це був період утворення гідросфери та атмосфери при дегазації мантії. Концентрація важких елементів (заліза, нікелю) у центрі Землі та її швидке обертання зумовили виникнення навколо Землі потужного магнітного поля, що захищає земну поверхню від космічного випромінювання. Виникли потужні товщі континентальної земної кори поряд з первинною океанічною, а до кінця етапу континентальна кора стала розколюватися на плити і разом з молодою океанічною корою, що при цьому виникає, почала дрейфувати по в'язкій астеносфері.
На цьому етапі 3,6-3,8 млрд років тому у водному середовищі з'явилися перші ознаки життя, яке до кінця геологічного етапу завоювало океанічні простори Землі. У той час органіка ще не відігравала важливу роль у розвитку географічної оболонки, як це відбувається зараз.
Другий етап розвитку географічної оболонки (від 570 млн до 40 тис. років тому) включає палеозою, мезозою та майже весь кайнозою. Цей етап характеризується утворенням озонового екрану, формуванням сучасної атмосфери та гідросфери, різким якісним та кількісним стрибком у розвитку органічного світу, початком утворення ґрунтів. Причому, як і попередньому етапі, періоди еволюційного розвитку чергувалися з періодами, що мали катастрофічний характер. Це стосується як неорганічної, так і органічної природи. Так, періоди спокійної еволюції живих організмів (гомеостазу) змінювалися періодами масового вимирання рослин і тварин (за аналізований етап зафіксовано чотири такі періоди).
Третій етап (40 тис. років тому – наш час) починається з появи сучасної людини розумної (Homo sapiens), точніше, з початком помітного і все зростаючого впливу людини на навколишнє природне середовище 1 .
На закінчення слід сказати, що розвиток географічної оболонки йшло по лінії ускладнення її структури, супроводжуючись процесами та явищами, ще далеко не пізнаними людиною. Як вдало у зв'язку з цим відзначив один із географів, географічна оболонка являє собою одиничний унікальний об'єкт із загадковим минулим та непередбачуваним майбутнім.
21.2. Основні закономірності географічної оболонки
Географічна оболонка має низку загальних закономірностей. До них належать: цілісність, ритмічність розвитку, горизонтальна зональність, азональність, полярна асиметрія.
Цілісність - єдність географічної оболонки, обумовлене тісним взаємозв'язком складових її компонентів. Причому географічна оболонка не механічна сума компонентів, а якісно нова освіта, що має свої особливості і розвивається як єдине ціле. В результаті взаємодії компонентів у природних комплексах здійснюється продукування живої речовини та утворюється ґрунт. Зміна у межах природного комплексу одного з компонентів призводить до зміни інших та природного комплексу в цілому.
На підтвердження сказаного можна навести багато прикладів. Найбільш яскравим з них для географічної оболонки є приклад з появою течії Ель-Ніньо в екваторіальній частині Тихого океану.
Зазвичай тут дме вітри пасати і морські течії рухаються від берегів Америки до Азії. Проте з інтервалом 4 – 7 років ситуація змінюється. Вітри з невідомих поки що причин змінюють свій напрям на зворотний, прямуючи до берегів Південної Америки. Під їх впливом виникає тепла течія Ель-Ніньо, що відтісняє від узбережжя материка холодні води Перуанського течії, багаті на планктон. З'являється ця течія біля берегів Еквадору в смузі 5 - 7 ° пд. ш., омиває береги Перу та північної частини Чилі, проникаючи до 15° пд. ш., а іноді й на південь. Це відбувається зазвичай наприкінці року (назва течії, що виникає, як правило, під Різдво, означає в перекладі з іспанського «немовля» і йде від немовляти Христа), триває 12–15 місяців і супроводжується катастрофічними наслідками для Південної Америки: рясним випаданням опадів у вигляді злив, повенями, розвитком селів, обвалів, ерозії, розмноженням шкідливих комах, відходом від берегів риби у зв'язку з приходом теплих вод тощо. сильні зливи в Японії, жорстокі посухи в Південній Африці, посухи та лісові пожежі в Австралії, бурхливі повені в Англії, випадання зимових опадів у районах Східного Середземномор'я. Його виникнення впливає і на економіку багатьох країн, насамперед на виробництво сільськогосподарських культур (кави, какао-бобів, чаю, цукрової тростини та ін.) та на рибальство. Найінтенсивнішим у минулому столітті було Ель-Ніньо у 1982–1983 роках. Підраховано, що протягом цього часу завдало світовій економіці матеріальних збитків у розмірі близько 14 млрд доларів і призвело до загибелі 20 тис. осіб.
Інші приклади прояву цілісності географічної оболонки наведено на схемі 3.
Цілісність географічної оболонки досягається кругообігом енергії та речовини. Кругообіги енергії виражаються балансами. Для географічної оболонки найбільш типові радіаційний та тепловий баланси. Що стосується кругообігів речовини, то в них залучено речовину всіх сфер географічної оболонки.
Кругообіги в географічній оболонці різні за своєю складністю. Одні з них, наприклад циркуляція атмосфери, система морських течій або руху мас у надрах Землі, є механічними рухами, інші (кругообіг води) супроводжуються зміною агрегатного стану речовини, треті (біологічний кругообіг і зміна речовини в літосфері) – хімічними перетвореннями.
В результаті кругообігів в географічній оболонці відбувається взаємодія між приватними оболонками, в процесі якого вони обмінюються речовиною та енергією. Іноді стверджують, що атмосфера, гідросфера та літосфера проникають одна в одну. Насправді це не так: проникають одна в одну не геосфери, які компоненти. Так, тверді частинки літосфери потрапляють в атмосферу і гідросферу, повітря проникає в літосферу і гідросферу і т. д. Частинки речовини, що потрапили з однієї сфери до іншої, стають невід'ємною частиною останньої. Вода та тверді частинки атмосфери – її складові, так само як гази та тверді частинки, що знаходяться у водних об'єктах, належать гідросфері. Наявність речовин, що потрапили з однієї оболонки в іншу, формують тією чи іншою мірою властивості цієї оболонки.
Типовим прикладом кругообігу, що зв'язує всі структурні частини географічної оболонки, можна назвати кругообіг води. Відомі загальний, глобальний кругообіг і приватні: океан – атмосфера, материк – атмосфера, внутрішньоокеанічний, внутрішньоатмосферний, внутрішньоземний та ін. води або ж відбуваються за участю деяких специфічних сил, наприклад, поверхневого натягу. Світовий кругообіг води, що захоплює всі сфери, супроводжується, крім цього, і хімічними перетвореннями води - входженням її молекул в мінерали, в організми. Повний (глобальний) кругообіг води з усіма його приватними складовими добре представлений на схемі Л. С. Абрамова (рис. 146). Усього там представлено 23 цикли вологообігу.
Цілісність - найважливіша географічна закономірність, на знанні якої ґрунтується теорія та практика раціонального природокористування. Облік цієї закономірності дозволяє передбачити можливі зміни у природі, давати географічний прогноз результатам на природу, здійснювати географічну експертизу проектів, що з господарським освоєнням тих чи інших територій.
Мал. 146. Повний та приватні кругообіги води в природі
Географічній оболонці властива ритмічність розвитку – повторюваність у часі тих чи інших явищ. Існують дві форми ритміки: періодична та циклічна. Під періодами розуміють ритми однакової тривалості, під циклами – змінної тривалості. У природі існують ритми різної тривалості – добові, внутрішньовікові, багатовікові та надвікові, що мають різне походження. Виявляючись одночасно, ритми накладаються один на інший, в одних випадках посилюючи, в інших – послаблюючи один одного.
Добова ритміка, обумовлена обертанням Землі навколо осі, проявляється у зміні температури, тиску, вологості повітря, хмарності, сили вітру, у явищах припливів та відливів, циркуляції брізів, у функціонуванні живих організмів та в ряді інших явищ. Добова ритміка різних широтах має власну специфіку. Це з тривалістю освітлення і висотою Сонця над горизонтом.
Річна ритміка проявляється у зміні пір року, в освіті мусонів, у зміні інтенсивності екзогенних процесів, а також процесів ґрунтоутворення та руйнування гірських порід, сезонності у господарській діяльності людини. У різних природних регіонах виділяється різна кількість сезонів року. Так, в екваторіальному поясі є лише один сезон року – спекотний вологий, у саванах виділяються два сезони: сухий та вологий. У помірних широтах кліматологи пропонують виділяти навіть шість сезонів року: окрім відомих чотирьох, ще два – передзимтя та передвесня. Передзим'я – це період з переходу середньодобової температури восени через 0°З встановлення стійкого снігового покриву. Передвесня починається з початку танення снігового покриву до повного сходу. Як видно, річна ритміка найкраще виражена в помірному поясі та дуже слабко – в екваторіальному. Сезони року у різних регіонах можуть мати й різні назви. Навряд чи правомірно виділяти зимовий сезон у низьких широтах. Слід пам'ятати, що у різних природних регіонах причини річний ритміки різні. Так, у приполярних широтах вона визначається світловим режимом, у помірних – перебігом температур, у субекваторіальних – режимом зволоження.
З внутрішньовікових ритмів найбільш чітко виражені 11-річні, пов'язані із зміною сонячної активності. Вона дуже впливає на магнітне полі та іоносферу Землі і через них – на багато процесів у географічній оболонці. Це призводить до періодичної зміни атмосферних процесів, зокрема до поглиблення циклонів та посилення антициклонів, коливань річкового стоку, зміни інтенсивності осадокопичення в озерах. Ритми сонячної активності впливають зростання деревних рослин, що відбивається на товщині їх річних кілець, сприяють періодичним спалахам епідемічних захворювань, і навіть масовому розмноженню шкідників лісу і сільськогосподарських культур, зокрема сарани. Як гадав відомий геліобіолог А.Л. Чижевський, 11-річні ритми впливають не тільки на розвиток багатьох природних процесів, а й на організм тварин та людини, а також на його життя та діяльність. Цікаво відзначити, що нині деякі геологи пов'язують тектонічну активність із сонячною активністю. Сенсаційна заява на цю тему була зроблена на Міжнародному геологічному конгресі, що відбувся 1996 р. у Пекіні. Співробітники Інституту геології Китаю виявили циклічність землетрусів у східній частині своєї країни. Рівно через кожні 22 роки (подвоєний сонячний цикл) у цьому районі відбувається обурення земної кори. Йому передує активність плям на Сонці. Вчені вивчили історичні хроніки, починаючи з 1888 р., і знайшли повне підтвердження своїх висновків щодо 22-річних циклів активності земної кори, що призводять до землетрусів.
Багатовікові ритми проявляються лише в окремих процесах та явищах. Серед них краще за інших проявляється ритм тривалістю 1800–1900 років, встановлений О.В. Шнітніковим. У ньому виділяються три фази: трансгресивна (прохолодно-вологого клімату), що розвивається швидко, але коротка (300-500 років); регресивна (сухого та теплого клімату), що розвивається повільно (600 – 800 років); перехідна (700-800 років). У трансгресивну фазу посилюється заледеніння Землі, збільшується стік річок, підвищується рівень озер. У регресивну фазу льодовики, навпаки, відступають, річки меліють, рівень води в озерах знижується.
Розглянутий ритм пов'язані з зміною приливообразующих сил. Приблизно через кожні 1800 років Сонце, Місяць і Земля опиняються в одній площині та на одній прямій, а відстань між Землею та Сонцем стає найменшою. Приливні сили сягають максимального значення. У Світовому океані посилюється до максимуму переміщення води у вертикальному напрямку – на поверхню надходять глибинні холодні води, що призводить до охолодження атмосфери та формування трансгресивної фази. Згодом «парад Місяця, Землі та Сонця» порушується і вологість входить у норму.
До надстолітніх відносять три цикли, пов'язані зі зміною орбітальних характеристик Землі: прецесія (26 тис. років), повне коливання площини екліптики щодо земної осі (42 тис. років), повна зміна ексцентриситету орбіти (92 – 94 тис. років).
Найбільш тривалі цикли у розвитку нашої планети – тектонічні цикли тривалістю близько 200 млн років, відомі нам як байкальська, каледонська, герцинська та мезозойсько-альпійська епохи складчастості. Вони обумовлюються космічними причинами, головним чином настанням галактичного літа галактичного року. Під галактичним роком розуміється звернення Сонячної системи навколо центру Галактики, що триває стільки ж років. При наближенні системи до центру Галактики, в перигалактії, тобто «галактичним влітку», гравітація збільшується на 27% порівняно з апогалактією, що призводить до зростання тектонічної активності на Землі.
Існують також інверсії магнітного поля Землі з тривалістю 145-160 млн років.
Ритмічні явища не повторюють наприкінці ритму повністю того стану природи, яке було на його початку. Саме цим і пояснюється спрямований розвиток природних процесів, який при накладенні ритмічності на поступальність виявляється, зрештою, таким, що йде по спіралі.
Вивчення ритмічних явищ має значення для розробки географічних прогнозів.
Планетарною географічною закономірністю, встановленою великим російським вченим В. В. Докучаєвим, є зональність - закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів у напрямку від екватора до полюсів. Зональність обумовлена неоднаковою кількістю тепла, що надходить на різні широти у зв'язку з кулястою фігурою Землі. Чимале значення має відстань Землі від Сонця. Важливими є і розміри Землі: її маса дозволяє утримувати навколо себе повітряну оболонку, без якої не було б і зональності. Зрештою, зональність ускладнюється певним нахилом земної осі до площини екліптики.
На Землі зональний клімат, води суші та океану, процеси вивітрювання, деякі форми рельєфу, що утворюються під впливом зовнішніх сил (поверхневі води, вітри, льодовики), рослинність, ґрунти, тваринний світ. Зональність компонентів та структурних частин визначає зональність всієї географічної оболонки, тобто географічної або ландшафтної зональності. Географи розрізняють зональність компонентну (клімату, рослинності, ґрунтів та ін) та комплексну (географічну або ландшафтну). Уявлення про компонентну зональність склалося з античних часів. Комплексну зональність відкрив В.В. Докучаєв.
Найбільші зональні підрозділи географічної оболонки – географічні пояси. Вони відрізняються одна від одної температурними умовами, загальними особливостями циркуляції атмосфери. На суші виділяються такі географічні пояси: екваторіальний і в кожній півкулі – субекваторіальний, тропічний, субтропічний, помірний, а також у північній півкулі – субарктична та арктична, а в південній – субантарктична та антарктична. Усього таким чином на суші виділяється 13 природних поясів. У кожному їх свої особливості життя і господарську діяльність людини. Найбільш сприятливі ці умови у трьох поясах: субтропічному, помірному та субекваторіальному (до речі, всі три – з добре вираженою сезонною ритмікою розвитку природи). Вони інтенсивніше за інших освоєні людиною.
Аналогічні за назвою пояси (за винятком субекваторіальних) виявлено і у Світовому океані. Зональність Світового океану виявляється у субширотному зміні температури, солоності, щільності, газового складу води, динаміці верхньої товщі вод, соціальній та органічному світі. Д.В. Богданов виділяє природні океанічні пояси - «великі водні простори, що охоплюють поверхню океану і прилеглі верхні шари до глибини кількох сотень метрів, в яких чітко простежуються особливості природи океанів (температура і солоність води, течії, льодові умови, біологічні та деякі гідрохімічні показники), прямо або опосередковано обумовлені впливом широти місця» (рис. 147). Межі поясів проведені ним океанологічними напрямами – рубежам поширення та взаємодії вод з різними властивостями. Океанічні пояси дуже добре поєднуються з фізико-географічними поясами на суші; виняток становить субекваторіальний пояс суші, що не має свого океанічного аналога.
Усередині поясів на суші за співвідношенням тепла і вологи виділяються природні зони, назви яких визначаються за типом рослинності, що переважає в них. Так, наприклад, у субарктичному поясі є зони тундри та лісотундри, в помірному – зони лісів, лісостепів, степів, напівпустель та пустель, у тропічному – зони вічнозелених лісів, напівпустель та пустель.
Мал. 147. Географічна поясність Світового океану (у поєднанні з географічними поясами суші) (за Д. В. Богдановим)
Географічні зони поділяються на підзони за рівнем виразності зональних ознак. Теоретично в кожній зоні можна виділити три підзони: центральну, з найбільш типовими для зони рисами, та
окраїнні, які мають деякі ознаки, властиві суміжним зонам. Як приклад можна навести лісову зону помірного пояса, в якій виділяються підзони північної, середньої та південної тайги, а також підтаежних (хвойно-широколистяних) та широколистяних лісів.
У зв'язку з неоднорідністю земної поверхні, а отже, і умов зволоження в різних частинах материків зони та підзони не завжди мають широтне простягання. Іноді вони простягаються майже у меридіональному напрямі, як, наприклад, у південній половині Північної Америки чи Сході Азії. Тому зональність правильніше називати не широтною, а горизонтальною. Крім того, багато зон не поширені по всій земній кулі, як пояси; деякі з них зустрічаються тільки на заході материків, на сході або в їхньому центрі. Це тим, що зони утворилися внаслідок гидротермической, а чи не радіаційної диференціації географічної оболонки, т. е. через різного співвідношення тепла і вологи. При цьому зональним є лише розподіл тепла; розподіл вологи залежить від видалення території від джерел вологи, тобто від океанів.
У 1956 р. А.А. Григор'єв та М.І. Будико сформулювали так званий періодичний закон географічної зональності, де кожна природна зона характеризується своїми кількісними співвідношеннями тепла та вологи. Тепло оцінюється у цьому законі радіаційним балансом, а ступінь зволоження – радіаційним індексом сухості К Б (або РІС) = B / (Z х r), де В – річний радіаційний баланс, r – річна сума опадів, L – прихована теплота пароутворення.
Радіаційний індекс сухості показує, яка частка радіаційного балансу витрачається на випаровування опадів: якщо на випаровування опадів потрібно більше тепла, ніж його приходить від Сонця, і частина опадів залишається на Землі, то зволоження такої території достатнє або надмірне. Якщо ж тепла приходить більше, ніж витрачається на випаровування, то надлишки тепла нагрівають земну поверхню, яка відчуває при цьому недолік зволоження: К Б< 0,45 – климат избыточно влажный, К Б = 0,45-Н,0 – влажный, К Б = 1,0-^3,0 – недостаточно влажный, К Б >3,0 – сухий.
Виявилося, що, хоча в основі зональності лежить наростання радіаційного балансу від високих широт до низьких, ландшафтний вигляд природної зони найбільше визначається умовами зволоження. Цей показник визначає тип зони (лісова, степова, пустельна і т. д.), а радіаційний баланс – її конкретний вигляд (помірні широти, субтропічна, тропічна та ін.). Тому в кожному географічному поясі, залежно від ступеня зволоження, сформувалися свої гумидні та аридні природні зони, які можуть заміщатися на одній і тій же широті, залежно від ступеня зволоження. Характерно, що у всіх поясах оптимальні умови у розвиток рослинності створюються при радіаційному індексі сухості, близькому до одиниці.
Мал. 148. Періодичний закон географічної зональності. До Б – радіаційний індекс сухості. (Діаметри гуртків пропорційні біологічній продуктивності ландшафтів)
Періодичний закон географічної зональності записується як таблиці-матриці, у якій горизонталлю відраховується радіаційний індекс сухості, а, по вертикалі – значення річного радіаційного балансу (рис. 148).
Говорячи про зональність як загальної закономірності, слід пам'ятати, що вона скрізь виражена однаково. Найбільш чітко вона проявляється у полярних, приекваторіальних та екваторіальних широтах, а також у внутрішньоматерикових: рівнинних умовах помірних та субтропічних широт. До останніх належать передусім витягнуті у меридіональному напрямі найбільші за розмірами Східно-Європейська та Західно-Сибірська рівнини. Очевидно, це допомогло В. В. Докучаєву виявити закономірність, що розглядається, оскільки він вивчав її на Східно-Європейській рівнині. Відіграла свою роль у визначенні комплексної зональності і та обставина, що В. В. Докучаєв був ґрунтознавцем, а ґрунт, як відомо, є інтегральним показником природних умов території.
Деякі вчені (О. К. Леонтьєв, А. П. Лісіцин) проводять природні зони в товщі та на дні океанів. Однак виділені ними тут природні комплекси не можна називати фізико-географічними зонами у загальноприйнятому розумінні, тобто на їхнє відокремлення не впливає зональний розподіл радіації – основна причина зональності на поверхні Землі. Тут можна говорити про зональні властивості водних мас і донних відкладень флори і фауни, придбаних опосередковано, через водообмін з приповерхневою водною масою, перевідкладення зонально обумовлених теригенних і біогенних опадів і трофічну залежність донної фауни від відмерлих органічних залишків, що надходять зверху.
Зональність географічної оболонки як планетарне явище порушується протилежною властивістю – азональністю.
Під азональністю географічної оболонки розуміється поширення якогось об'єкта чи явища поза зв'язком із зональними особливостями цієї території. Причина азональності – неоднорідність земної поверхні: наявність материків та океанів, гір та рівнин на материках, своєрідність умов зволоження та інших властивостей географічної оболонки. Існують дві основні форми прояву азональності – секторність географічних поясів та висотна поясність.
Секторність, або довготривала диференціація, географічних поясів визначається зволоженням (на відміну широтних зон, де важливу роль грають як зволоження, а й теплозабезпеченість). Секторність проявляється насамперед у формуванні в межах поясів трьох секторів – материкового та двох приокеанічних. Однак вони виражені не скрізь однаково, що залежить від географічного положення материка, його розмірів та конфігурації, а також від характеру циркуляції атмосфери
Географічна секторність найповніше виражена найбільшому материку Землі – в Євразії, від арктичного до екваторіального пояса включно. Найбільш яскраво довготна диференціація представлена тут у помірному та субтропічному поясах, де чітко виражені всі три сектори. У тропічному поясі виділяються два сектори. Слабо виражена довготривала диференціація в екваторіальному та приполярних поясах.
Іншою причиною азональності географічної оболонки, що порушує зональність і секторність, є розташування гірських систем, які можуть перешкоджати проникненню в глиб континентів повітряних мас, що несуть вологу та тепло. Це особливо стосується тих хребтів помірного поясу, які розташовані субмеридіонально на шляху наступних із заходу циклонів.
Азональність ландшафтів часто обумовлюється особливостями гірських порід, що їх складають. Так, близьке до поверхні залягання розчинних гірських порід призводить до формування своєрідних карстових ландшафтів, які дуже суттєво відрізняються від навколишніх зональних природних комплексів. У районах поширення водно-льодовикових пісків утворюються ландшафти поліського типу. На малюнку 149 показано розташування географічних зон і секторів усередині них на гіпотетичному рівнинному материку, побудованому виходячи з реального поширення суші на земній кулі на різних широтах. Цей малюнок чітко ілюструє асиметрію географічної оболонки.
На закінчення відзначимо, що азональність, як і і зональність, загальна закономірність. Кожна ділянка земної поверхні у зв'язку з її неоднорідністю по-своєму реагує на сонячну енергію, що приходить, і, отже, набуває специфічних особливостей, які формуються на загальному зональному тлі. Фактично, азональність – конкретна форма прояви зональності. Тому будь-яка ділянка земної поверхні одночасно є зональною та азональною.
Висотна поясність – закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів з підйомом у гори від їхнього підніжжя до вершин. Вона обумовлена зміною клімату з висотою: зниженням температури та збільшенням опадів до певної висоти (до 2 – 3 км) на навітряних схилах.
Висотна поясність має багато спільного з горизонтальною зональністю: зміна поясів при підйомі в гори відбувається в тій же послідовності, що і на рівнинах, при русі від екватора до полюсів. Однак природні пояси у горах змінюються значно швидше, ніж природні зони на рівнинах. У північній півкулі в напрямку від екватора до полюсів температура зменшується приблизно на 0,5 ° С на кожен градус широти (111 км), тоді як у горах вона падає в середньому на 0,6 ° С на кожні 100 м-коду.
Мал. 149. Схема географічних поясів та основних зональних типів ландшафтів на гіпотетичному материку (розміри зображеного материка відповідають половині площі суші земної кулі в масштабі1: 90 000 000), конфігурація – її розташування по широтах, поверхня – невисокій рівнині. ін)
Є й інші відмінності: у горах у всіх поясах при достатній кількості тепла та вологи існує особливий пояс субальпійських та альпійських лук, якого немає на рівнинах. Більше того, кожен пояс гір, аналогічний за назвою з рівнинним, істотно відрізняється від нього, бо вони отримують різну за складом сонячну радіацію і мають різні умови освітленості.
Висотна поясність у горах складається як під впливом зміни висоти, а й особливостей рельєфу гір. Велику роль грає експозиція схилів, як інсоляционная, і циркуляційна. У певних умовах у горах спостерігається інверсія висотної поясності: при застоюванні холодного повітря в міжгірських улоговинах пояс хвойних лісів, наприклад, може займати нижчу становище в порівнянні з поясом широколистяних лісів. В цілому висотна поясність відрізняється значно більшою різноманітністю в порівнянні з горизонтальною зональністю і проявляється до того ж на близьких відстанях.
Однак між горизонтальною зональністю та висотною поясністю існує і тісний взаємозв'язок. Висотна поясність починається в горах з аналога горизонтальної зони, в межах якої розташовані гори. Так, у горах, що знаходяться в степовій зоні, нижній пояс – гірсько-степовий, у лісовій – гірничо-лісовий і т. д. Горизонтальна зональність визначає тип висотної поясності. У кожній горизонтальній зоні гори мають свій спектр (набор) висотних поясів. Кількість висотних поясів залежить від висоти гір та їхнього розташування. Чим вищі гори і чим ближче до екватора вони розташовані, тим багатший у них спектр поясів.
На характер висотної поясності впливає також секторність географічної оболонки: склад вертикальних поясів відрізняється залежно від цього, у якому саме секторі розташований той чи інший гірський масив. Узагальнена структура висотної поясності ландшафтів у різних географічних зонах (на різних широтах) та в різних секторах показана на малюнку 150. Аналогічно висотної поясності в горах на суші можна говорити про глибинну поясність в океані.
Однією з головних (а думку академіка К.К. Маркова, основний) закономірностей географічної оболонки слід вважати полярну асиметрію. Причиною цієї закономірності є насамперед асиметрія фігури Землі. Як відомо, північна піввісь Землі на 30 м довша за південну, так що Земля сильніше сплюснута біля Південного полюса. Асиметричне розташування Землі материкових і океанічних мас. У північній півкулі суша займає 39% площі, а південній – лише 19%. Навколо Північного полюса розташований океан, навколо Південного материк Антарктида. На південних континентах платформи займають від 70 до 95% їх площі, на північних - 30 - 50%. У північній півкулі є пояс молодих складчастих споруд (Альпійсько-Гімалайський), що простягся у широтному напрямку. Аналога йому у південній півкулі немає. У північній півкулі між 50 і 70° розташовані найбільш піднесені геоструктурному відношенні ділянки суші (щити Канадський, Балтійський, Анабарський. Алданський). У південній півкулі цих широтах – ланцюжок океанічних западин. У північній півкулі є материкове кільце, що обрамляє полярний океан, у південній півкулі – океанічне кільце, яке оздоблює полярний материк.
Асиметрія суші та моря тягне за собою асиметрію інших компонентів географічної оболонки. Так, в океаносфері системи морських течій у північній та південній півкулях не повторюють один одного; більше, теплі течії у північній півкулі поширюються до арктичних широт, тоді як і південному – лише до широти 35°. Температура води у північній півкулі на 3° вище, ніж у південній.
Клімат північної півкулі континентальніший, ніж південного (річна амплітуда температури повітря відповідно 14 і 6 °С). У північній півкулі слабке континентальне заледеніння, сильне морське та велика площа вічної мерзлоти. У південній півкулі ці показники прямо протилежні. У північній півкулі величезну площу займає тайгова зона, у південному аналогу їй немає. Більше того, на тих широтах, на яких у північній півкулі панують широколистяні та змішані ліси (~50°), у південному островах розташовані арктичні пустелі. Різний і тваринний світ півкуль. У південній півкулі відсутні зони тундри, лісотундри, лісостепу, і навіть пустель помірного пояса. Різний і тваринний світ півкуль. У південному немає двогорбих верблюдів, моржів, білих ведмедів та багатьох інших тварин, але є, наприклад, пінгвіни, сумчасті ссавці та деякі інші тварини, яких немає у північній півкулі. Загалом відмінності у видовому складі рослин та тварин між півкулями дуже значні.
Такими є основні закономірності географічної оболонки, деякі з них іноді називають законами. Однак, як переконливо довів Д. Л. Арманд, фізична географія має справу не з законами, а з закономірностями – відносинами, що стійко повторюються, між явищами в природі, але мають нижчий ранг, ніж закони.
Мал. 150. Узагальнена структура висотної поясності ландшафтів у різних географічних зонах (за Рябчиковим А.А.)
Характеризуючи географічну оболонку, необхідно ще раз підкреслити, що вона тісно пов'язана з навколишнім космічним простором і з внутрішніми частинами Землі. Насамперед із Космосу вона отримує необхідну їй енергію. Сили тяжіння утримують Землю на навколосонячній орбіті і викликають періодичні обурення в тілі планети. До Землі від Сонця спрямовані корпускулярні потоки («сонячний вітер»), рентгенівські та ультрафіолетові промені, радіохвилі та видима промениста енергія. З глибин Всесвіту Землі спрямовані космічні промені. Потоки перелічених променів і часток викликають утворення Землі магнітних бур, полярних сяйв, іонізацію повітря та інші явища. Маса Землі постійно збільшується за рахунок падіння метеоритів та космічного пилу. Але Земля сприймає вплив Космосу непасивно. Навколо Землі як планети, що має магнітне поле та радіаційні пояси, створюється специфічна природна система, що отримала назву географічного простору. Воно тягнеться від магнітопаузи - верхньої межі магнітного поля Землі, яка знаходиться на висоті не менше 10 земних радіусів, до нижньої межі земної кори - так званої поверхні Мохоровичіча (Мохо). Географічне місце поділяється на чотири частини (згори донизу):
Близький космос. Його нижня межа проходить по верхній межі атмосфери на висоті 1500-2000 км над Землею. Тут відбувається основна взаємодія космічних факторів із магнітним та гравітаційним полями Землі. Тут затримується корпускулярне випромінювання Космосу, згубне живих організмів.
Висока атмосфера. Знизу вона обмежена стратопаузою, яка в даному випадку приймається за верхню межу географічної оболонки. Тут відбувається гальмування первинних космічних променів, їхнє перетворення, нагрівання термосфери.
Географічні оболонки. Її нижня межа – підошва кори вивітрювання у літосфері.
Кора, що підстилає. Нижня межа – поверхня Мохо. Це область прояву ендогенних чинників, що формують первинний рельєф планети.
Концепція географічного простору уточнює становище географічної оболонки нашої планети.
На закінчення відзначимо, що великий вплив на географічну оболонку нині робить людина у процесі своєї господарської діяльності.
Географічна оболонка - в російській географічній науці під цим розуміється цілісна і безперервна оболонка Землі, де її складові: верхня частина літосфери (земна кора), нижня частина атмосфери (тропосфера, стратосфера, гідросфера і біосфера) - а також антропосфера перебувають у тісній взаємодії. Між ними відбувається безперервний обмін речовиною та енергією.
Верхню межу географічної оболонки проводять по стратопаузі, тому що до цього рубежу позначається теплова дія земної поверхні на атмосферні процеси; кордон географічної оболонки в літосфері часто поєднують з нижньою межею області гіпергенезу (іноді за нижню межу географічної оболонки приймають підніжжя стратисфери, середню глибину сейсмічних або вулканічних вогнищ, підошву земної кори, рівень нульових річних амплітуд температури). Географічна оболонка повністю охоплює гідросферу, опускаючись в океані на 10-11 км нижче за рівень моря, верхню зону земної кори і нижню частину атмосфери (шар потужністю 25 – 30 км). Найбільша товщина географічної оболонки близько 40 км. Географічна оболонка є об'єктом дослідження географії та її галузевих наук.
Незважаючи на критику терміна «географічна оболонка» та складності для його визначення активно використовується в географії та є одним з основних понять у російській географії.
Уявлення про географічну оболонку як про «зовнішню сферу землі» введено російським метеорологом і географом П. І. Броуновим (1910). Сучасне поняття розроблено та введено в систему географічних наук А. А. Григор'євим (1932). Найбільш вдало історія поняття та спірні питання розглянуті у працях І. М. Забєліна.
Поняття, аналогічні поняттю географічної оболонки, є й у зарубіжній географічній літературі (земна оболонка А. Гетнера та Р. Хартшорна, геосфера Г. Кароля та ін.). Проте там географічна оболонка розглядається зазвичай не як природна система, бо як сукупність природних і суспільних явищ.
Існують інші земні оболонки на межах з'єднання різних геосфер.
2 СТРУКТУРА ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОЧКИ
Розглянемо основні структурні елементи географічної оболонки.
Земна кора – це верхня частина твердої землі. Від мантії відокремлена кордоном із різким підвищенням швидкостей сейсмічних хвиль – кордоном Мохоровичича. Товщина кори коливається від 6 км під океаном до 30-50 км на континентах. Буває два типи кори – континентальна та океанічна. У будові континентальної кори виділяють три геологічні шари: осадовий чохол, гранітний та базальтовий. Океанічна кора складена переважно породами основного складу плюс осадовий чохол. Земна кора розділена різні за величиною літосферні плити, які рухаються щодо одне одного. Кінематику цих рухів визначає тектоніка плит. 
Малюнок 1 – Структура позикової кори
Кора є на Марсі та Венері, Місяці та багатьох супутниках планет-гігантів. На Меркурії, хоч і належить до планет земної групи, кора земного типу відсутня. Найчастіше вона складається з базальтів. Земля унікальна тим, що має кору двох типів: континентальну та океанічну.
Маса земної кори оцінюється в 2,8 1019 тонн (з них 21% - океанічна кора і 79% - континентальна). Кора становить лише 0,473% загальної маси Землі
Океанічна кора складається головним чином базальтів. Згідно з теорією тектоніки плит, вона безперервно утворюється в серединно-океанічних хребтах, розходиться від них і поглинається в мантію в зонах субдукції. Тому океанічна кора відносно молода, і найдавніші її ділянки датуються пізньою юрою.
Товщина океанічної кори практично не змінюється з часом, оскільки переважно вона визначається кількістю розплаву, що виділився з матеріалу мантії в зонах серединно-океанічних хребтів. До певної міри впливає товщина осадового шару на дні океанів. У різних географічних областях товщина океанічної кори коливається не більше 5-7 км.
В рамках стратифікації Землі за механічними властивостями океанічна кора відноситься до океанічної літосфери. Товщина океанічної літосфери, на відміну кори, залежить переважно від її віку. У зонах серединноокеанічних хребтів астеносфера підходить дуже близько до поверхні, і літосферний шар практично повністю відсутній. У міру віддалення від зон серединно-океанічних хребтів товщина літосфери спочатку зростає пропорційно до її віку, потім швидкість зростання знижується. У зонах субдукції товщина океанічної літосфери сягає найбільших значень, становлячи 120-130 кілометрів.
Континентальна кора має тришарову будову. Верхній шар представлений уривчастим покривом осадових порід, який розвинений широко, але рідко має велику потужність. Більшість кори складена під верхньої корою - шаром, що складається головним чином з гранітів і гнейсів, що володіє низькою щільністю і стародавньою історією. Дослідження показують, що більшість цих порід утворилися дуже давно, близько 3 мільярдів років тому. Нижче знаходиться нижня кора, що складається з метаморфічних порід-гранулітів та подібних до них.
Земну кору становить порівняно невелика кількість елементів. Близько половини маси земної кори посідає кисень, понад 25% - на кремній. Усього 18 елементів: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba - становлять 99,8% земної кори.
Визначення складу верхньої континентальної кори стало одним із перших завдань, яке взялася вирішувати молода наука геохімія. Власне із спроб розв'язання цього завдання і виникла геохімія. Це завдання дуже складне, оскільки земна кора складається з безлічі порід різноманітного складу. Навіть у межах одного геологічного тіла склад порід може сильно варіювати. У різних районах можуть бути поширені різні типи порід. У світлі цього і виникла завдання визначення загального, середнього складу тієї частини земної кори, що виходить поверхню на континентах. З іншого боку, відразу виникло питання змістовності цього терміна.
Наступну спробу визначити середній склад земної кори зробив Віктор Гольдшмідт. Він припустив, що льодовик, що рухається по континентальній корі, зіскребає всі породи, що виходять на поверхню, змішує їх. У результаті породи, що відкладаються внаслідок льодовикової ерозії, відбивають склад середньої континентальної кори. Гольдшмідт проаналізував склад стрічкових глин, що відкладалися в Балтійському морі під час останнього заледеніння. Їх склад виявився напрочуд близьким до середнього складу, отриманого Кларком. Збіг оцінок, отриманих настільки різними методами, стало сильним підтвердженням геохімічних методів.
Згодом визначенням складу континентальної кори займалося багато дослідників. Широке наукове визнання здобули оцінки Виноградова, Ведеполя, Ронова та Ярошевського.
Деякі нові спроби визначення складу континентальної кори будуються на поділі її частини, сформовані різних геодинамічних обстановках.
Верхня межа тропосфери знаходиться на висоті 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних та 16-18 км у тропічних широтах; взимку нижче, ніж улітку. Нижній основний шар атмосфери. Містить понад 80% всієї маси атмосферного повітря і близько 90% всього водяної пари, що є в атмосфері. У тропосфері сильно розвинені турбулентність та конвекція, виникають хмари, розвиваються циклони та антициклони. Температура зменшується зі зростанням висоти із середнім вертикальним градієнтом 0,65°/100 м.
За «нормальні умови» біля Землі прийняті: щільність 1,2 кг/м3, барометричний тиск 101,34 кПа, температура плюс 20 °C і відносна вологість 50 %. Ці умовні показники мають суто інженерне значення.
Стратосфера (від лат. stratum - настил, шар) - шар атмосфери, що розташовується на висоті від 11 до 50 км. Характерно незначна зміна температури у шарі 11-25 км (нижній шар стратосфери) та підвищення її у шарі 25-40 км від -56,5 до 0,8 С (верхній шар стратосфери або область інверсії). Досягши на висоті близько 40 км. значення близько 273 К (майже 0 °C), температура залишається постійною до висоти близько 55 км. Ця область постійної температури називається стратопаузою і є межею між стратосферою та мезосферою.
Саме в стратосфері розташовується шар озоносфери (озоновий шар) (на висоті від 15-20 до 55-60 км), який визначає верхню межу життя в біосфері. Озон (О3) утворюється внаслідок фотохімічних реакцій найінтенсивніше на висоті ~30 км. Загальна маса О3 склала при нормальному тиску шар товщиною 1,7-4,0 мм, але і цього достатньо для поглинання згубного для життя ультрафіолетового випромінювання Сонця. Руйнування О3 відбувається за його взаємодії з вільними радикалами, NO, галогенсодержащими сполуками (зокрема «фреонами»).
У стратосфері затримується більшість короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання (180-200 нм) і відбувається трансформація енергії коротких хвиль. Під впливом цих променів змінюються магнітні поля, розпадаються молекули, відбувається іонізація, новоутворення газів та інших хімічних сполук. Ці процеси можна спостерігати у вигляді північних сяйв, блискавиць та інших світінь.
У стратосфері та більш високих шарах під впливом сонячної радіації молекули газів дисоціюють – на атоми (вище 80 км дисоціюють СО2 та Н2, вище 150 км – О2, вище 300 км – Н2). На висоті 200-500 км в іоносфері відбувається іонізація газів, на висоті 320 км концентрація заряджених частинок (О+2, О-2, N+2) становить ~ 1/300 від концентрації нейтральних частинок. У верхніх шарах атмосфери присутні вільні радикали - ВІН, АЛЕ 2 та ін.
У стратосфері майже немає водяної пари.
Тропосфера (др.-грец. τροπή - «поворот», «зміна» іσφαῖρα - «куля»)- нижній, найбільш вивчений шар атмосфери, висотою в полярних областях 8-10 км, в помірних широтах до 10-12 км, на екват – 16-18 км.
При підйомі в тропосфері температура знижується в середньому на 0,65 К через кожні 100 м і досягає 180-220 К (-90 -53 ° C) у верхній частині. Цей верхній шар тропосфери, в якому припиняється зниження температури з висотою, називають тропопаузою. Наступний, розташований вище за тропосферу, шар атмосфери називається стратосфера.
У тропосфері зосереджено понад 80% усієї маси атмосферного повітря, сильно розвинені турбулентність і конвекція, зосереджена переважна частина водяної пари, виникають хмари, формуються і атмосферні фронти, розвиваються циклони та антициклони, а також інші процеси, що визначають погоду та клімат. Процеси, що відбуваються в тропосфері, обумовлені, перш за все, конвекцією.
Частина тропосфери, у межах якої на земній поверхні можливе зародження льодовиків, називається іоносферою.
Гідросфера (від др.-грец. Yδωρ - вода і σφαῖρα - куля) - це водна оболонка Землі.
Вона утворює уривчасту водну оболонку. Середня глибина океану становить 3850 м, максимальна (Маріанська западина Тихого океану) – 11 022 метри. Близько 97 % маси гідросфери становлять солоні океанічні води, 2,2 % - води льодовиків, решта посідає підземні, озерні і річкові прісні води. Загальний об'єм води на планеті близько 1532000000 кубічних кілометрів. Маса гідросфери приблизно 1,46*1021 кг. Це в 275 разів більше за масу атмосфери, але лише 1/4000 від маси всієї планети. Гідросферу на 94% становлять води Світового океану, в яких розчинені солі (в середньому 3,5%), а також низка газів. Верхній шар океану містить 140 трлн тонн вуглекислого газу, а розчиненого кисню – 8 трлн тонн. Область біосфери в гідросфері представлена у всій її товщі, проте найбільша щільність живої речовини припадає на поверхневі шари, що прогріваються і освітлюються променями сонця, а також прибережні зони.
У загальному вигляді прийнято поділ гідросфери на Світовий океан, континентальні води та підземні води. Більшість води зосереджена в океані, значно менше - в континентальній річковій мережі та підземних водах. Також великі запаси води є в атмосфері, у вигляді хмар та водяної пари. Понад 96% обсягу гідросфери становлять моря та океани, близько 2% - підземні води, близько 2% - льоди та снігу, близько 0,02% - поверхневі води суші. Частина води знаходиться у твердому стані у вигляді льодовиків, снігового покриву та у вічній мерзлоті, являючи собою кріосферу.
Поверхневі води, займаючи порівняно малу частку у загальній масі гідросфери, проте грають найважливішу роль життя наземної біосфери, будучи основним джерелом водопостачання, зрошення і обводнения.
Біосфера (від грец. βιος - життя і σφαῖρα - сфера, куля) - оболонка Землі, заселена живими організмами, що знаходиться під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; "плівка життя"; Світова екосистема Землі.
Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами та перетворена ними. Біосфера почала формуватися пізніше, як 3,8 млрд. років тому, коли на планеті стали зароджуватися перші організми. Вона проникає на всю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери, тобто населяє екосферу. Біосфера є сукупністю всіх живих організмів. У ній мешкає понад 3 000 000 видів рослин, тварин, грибів та бактерій. Людина теж є частиною біосфери, її діяльність перевершує багато природних процесів і, як сказав В. І. Вернадський: «Людина стає могутньою геологічною силою».
Французький вчений-природознавець Жан Батист Ламарк на початку XIX ст. вперше запропонував по суті концепцію біосфери, ще не ввівши навіть самого терміна. Термін «біосфера» було запропоновано австрійським геологом та палеонтологом Едуардом Зюссом у 1875 році.
Цілісне вчення про біосферу створив біогеохімік та філософ В. І. Вернадський. Він вперше відвів живим організмам роль найголовнішої перетворюючої сили планети Земля, враховуючи їхню діяльність не лише в даний час, а й у минулому.
Існує й інше, ширше визначення: Біосфера - сфера поширення життя на космічному тілі. При тому, що існування життя на інших космічних об'єктах, крім Землі поки невідоме, вважається, що біосфера може поширюватися на них у більш прихованих областях, наприклад, у літосферних порожнинах або підлідних океанах. Так, наприклад, розглядається можливість існування життя в океані супутника Юпітера Європи.
Біосфера знаходиться на перетині верхньої частини літосфери, нижньої частини атмосфери і займає практично всю гідросферу.
Верхня межа в атмосфері: 15-20 км. Вона визначається озоновим шаром, що затримує короткохвильове ультрафіолетове, згубне для живих організмів.
Нижній кордон у літосфері: 3,5-7,5 км. Вона визначається температурою переходу води в пару і температурою денатурації білків, проте переважно поширення живих організмів обмежується вглиб кількома метрами.
Кордон між атмосферою та літосферою в гідросфері: 10-11 км. Визначається дном Світового океану, включаючи донні відкладення.
Біосферу складають такі типи речовин:
Жива речовина - вся сукупність тіл живих організмів, що населяють Землю, фізико-хімічно єдина, незалежно від їхньої систематичної приналежності. Маса живої речовини порівняно мала і оцінюється величиною 2,4 ... 3,6 · 1012 т (у сухій вазі) і становить менше однієї мільйонної всієї біосфери (бл. 3 · 1018 т), яка, у свою чергу, являє собою менше однієї тисячної маси Землі. Але це одна з наймогутніших геохімічних сил нашої планети, оскільки жива речовина не просто населяє біосферу, а перетворює образ Землі. Жива речовина розподілена у межах біосфери дуже нерівномірно.
Біогенна речовина - речовина, що створюється та переробляється живою речовиною. Протягом органічної еволюції живі організми тисячі разів пропустили через свої органи, тканини, клітини, кров всю атмосферу, весь обсяг світового океану, величезну масу мінеральних речовин. Цю геологічну роль живої речовини можна уявити за родовищами вугілля, нафти, карбонатних порід тощо.
p align="justify"> Косна речовина - продукти, що утворюються без участі живих організмів.
Біокосна речовина, яка створюється одночасно живими організмами та відсталими процесами, представляючи динамічно рівноважні системи тих та інших. Такі грунт, мул, кора вивітрювання тощо. буд. Організми у яких грають провідну роль.
Речовина, що у радіоактивному розпаді.
Розсіяні атоми, що безперервно створюються з різного роду земної речовини під впливом космічних випромінювань.
Речовина космічного походження.
Весь шар впливу життя на неживу природу називається мегабіосферою, а разом із артебіосферою – простором людиноподібної експансії у навколоземному просторі – панбіосферою.
Субстратом для життя в атмосфері мікроорганізмів (аеробіонтів) служать водні крапельки – атмосферна волога, джерелом енергії – сонячна енергія та аерозолі. Приблизно від верхівок дерев до висоти найчастішого розташування купових хмар тягнеться тропобіосфера (з тропобіонтами; цей простір - тонший шар, ніж тропосфера). Вище розтирається шар вкрай розрідженої мікробіоти – альтобіосфера (з альтобіонтами). Вище тягнеться простір, куди організми проникають випадково і не часто і не розмножуються - парабіосфера. Вище розташована апобіосфера.
Геобіосферу населяють геобіонти, субстратом, а частково і середовищем життя яких служить земна твердь. Геобіосфера складається з області життя на поверхні суші - терабіосфера (з терабіонтами), що поділяється на фітосферу (від поверхні землі до верхівок дерев) і педосферу (ґрунти та підґрунтя; іноді сюди включають всю кору вивітрювання) і життя в глибинах Землі -літобіосфера , що живуть у порах гірських порід, головним чином у підземних водах). На висотах у горах, де вже неможливе життя вищих рослин, розташована висотна частина терабіосфери - еолова зона (з еолобіонтами). Літобіосфера розпадається на шар, де можливе життя аеробів - гіпотеррабіосфера і шар, де можливе лише проживання анаеробів - теллуробіосфера. Життя у неактивній формі може проникати глибше – у гіпобіосферу. Метабіосфера - всі біогенні та біокісні породи. Найглибше розташована абіосфера.
У глибинах літосфери є 2 теоретичні рівні поширення життя - ізотерма 100 °C, нижче якої вода при нормальному атмосферному тиску вода кипить, і ізотерма 460 °C, де при будь-якому тиску вода перетворюється на пару, тобто в рідкому стані бути не може .
Гідробіосфера – весь глобальний шар води (без підземних вод), населений гідробіонтами – розпадається на шар континентальних вод – аквабіосфера (з аквабіонтами) та область морів та океанів – маринобіосфера (з маринобіонтами). Виділяють 3 шари – відносно яскраво освітлену фотосферу, завжди дуже сутінкову дисфотосферу (до 1 % сонячної інсоляції) та шар абсолютної темряви – афотосфера.
Поняття «географічна оболонка»
Зауваження 1
Географічна оболонка - це безперервна і цілісна оболонка Землі, що складається з земної кори, тропосфери, стратосфери, гідросфери, біосфери та антропосфери. Усі компоненти географічної оболонки перебувають у тісній взаємодії та проникають одна в одну. Між ними відбувається постійний обмін речовиною та енергією.
Верхня межа географічної оболонки – стратосфера, розташована нижче за максимальну концентрацію озону на висоті близько 25 км. Нижня межа проходить у верхніх шарах літосфери (від 500 м до 800 м).
Взаємне проникнення одна в одну та взаємодія складових географічну оболонку компонентів – водної, повітряної, мінеральної та живої оболонок визначає її цілісність. У ній можна спостерігати крім безперервного обміну речовин та енергії також і постійний кругообіг речовин. Кожен компонент географічної оболонки, розвиваючись відповідно до своїх законів, відчуває у собі вплив інших оболонок і впливає ними.
Вплив біосфери на атмосферу пов'язаний із процесом фотосинтезу, внаслідок якого відбувається інтенсивний газообмін між живою речовиною та повітрям, а також регулювання в атмосфері газів. Зелені рослини поглинають із повітря вуглекислий газ і виділяють кисень, без якого неможливе життя більшої частини живих організмів на планеті. Завдяки атмосфері земна поверхня не перегрівається сонячною радіацією вдень і не остигає значно вночі, що необхідно для нормального існування живих істот.
Біосфера впливає на гідросферу. Живі організми можуть впливати на солоність вод Світового океану, забираючи з води деякі речовини, необхідні їхньої життєдіяльності (наприклад, кальцій необхідний формування панцирів, раковин, скелетів). Водне середовище - місце проживання багатьох живих істот, вода необхідна для нормального перебігу більшості процесів життєдіяльності представників рослинного та тваринного світу.
Вплив живих організмів на земну кору найбільше виражено у її верхній частині, де відбувається накопичення залишків рослин та тварин, формуються породи органічного походження.
Живі організми беруть активну участь у створенні гірських порід, а й у їх руйнації. Вони виділяють кислоти, що руйнують породи, впливають корінням, що утворює глибокі тріщини. Внаслідок цих процесів тверді та щільні породи перетворюються на пухкі осадові (галька, гравій). Створюються умови для формування тієї чи іншої типу грунтів.
Зміна якогось одного компонента географічної оболонки відбивається на всіх інших оболонках. Наприклад, епоха великого заледеніння у четвертинний період. Розширення поверхні суші створило передумови для настання більш сухого та холодного клімату, що призвело до утворення товщі льоду та снігу, що покрили значні території на півночі Північної Америки та Євразії. Це, у свою чергу, спричинило зміну рослинного, тваринного світу, ґрунтового покриву.
Компоненти географічної оболонки
До основних компонентів географічної оболонки відносяться:
- Земна кора. Верхня частина літосфери. Відокремлена від мантії кордоном Мохоровича, що характеризується різким підвищенням швидкостей сейсмічних хвиль. Товщина земної кори коливається від шести кілометрів (під океаном) та до 30-50 км (на материках). Існує два типи земної кори: океанічна та континентальна. Океанічна кора складається в основному з порід основного складу та осадового чохла. У континентальній корі виділяють базальтовий та гранітний шари, осадовий чохол. Земна кора складається з окремих, різних за розміром літосферних плит, що пересуваються один до одного.
- Тропосфера. Нижній прошарок атмосфери. Верхня межа у полярних широтах – 8-10 км, у помірних – 10-12 км, у тропічних – 16-18 км. Взимку верхня межа дещо нижча, ніж улітку. У тропосфері міститься 90% усієї водяної пари атмосфери і 80% усієї маси повітря. Для неї характерні конвекція та турбулентність, хмарність, розвиток циклонів та антициклонів. З підвищенням висоти знижується температура.
- Стратосфера. Її верхня межа знаходиться на висоті від 50 до 55 км. Зі зростанням висоти температура наближається до значення 0 ºС. Характерні: малий вміст водяної пари, низька турбулентність, підвищений вміст озону (його максимальна концентрація спостерігається на висоті 20-25 км).
- Гідросфери. Включає усі водні запаси планети. Найбільша кількість водних ресурсів зосереджена у Світовому океані, менша – у підземних водах та континентальній мережі річок. Великі запаси води містяться у вигляді водяної пари та хмар в атмосфері. Частина води зберігається у вигляді льоду та снігу, утворюючи кріосферу: сніговий покрив, льодовики, вічна мерзлота.
- Біосфера. Сукупність частин компонентів географічної оболонки (літосфера, атмосфера, гідросфера), які заселені живими організмами.
- Антропосфера, чи ноосфера. Сфера взаємодії навколишнього середовища та людини. Визнання цієї оболонки підтримується не всіма вченими.
Етапи розвитку географічної оболонки
Географічна оболонка на етапі – результат тривалого розвитку, у якого вона постійно ускладнювалася.
Етапи розвитку географічної оболонки:
- Перший етап – добіогенний. Тривав три мільярди років. У цей час існували найпростіші організми. У розвитку та формуванні географічної оболонки вони брали слабку участь. Атмосфера характеризувалася високим вмістом вуглекислого газу та низьким – кисню.
- Другий етап. Тривалість – близько 570 млн років. Він характерна чільну роль живих організмів у формуванні географічної оболонки. Організми впливали на всі компоненти оболонки: змінився склад атмосфери та води, спостерігалося накопичення гірських порід органічного походження. Наприкінці етапу з'явилися люди.
- Третій етап – сучасний. Почався 40 тис. років тому. Він характерно активний вплив людської діяльності різні компоненти географічної оболонки.
