Атмосфера ЗемлиАтмосфера Земли — это газовая оболочка нашей планеты, простирающаяся до тысячи километров ввысь над поверхностью планеты. Она характеризуется высокой динамичностью, физической неоднородностью и уязвимостью к биологическим факторам. На протяжении миллиардов лет истории атмосферы Земли, именно живые существа сильнее всего изменяли ее состав.

Основные свойства атмосферы Земли

Атмосфера — это наш защитный купол от всяческого рода угроз из космоса. В ней сгорает большая часть метеоритов, которые падают на планету, а ее озоновый слой служит фильтром против ультрафиолетового излучения Солнца, энергия которого смертельна для живых существ. Кроме того, именно атмосфера поддерживает комфортную температуру у поверхности Земли — если бы не парниковый эффект, достигаемый за счет многократного отражения солнечных лучей от облаков, Земля была бы в среднем на 20-30 градусов холоднее. Кругооборот воды в атмосфере и движение воздушных масс не только уравновешивают температуру и влажность, но и создают земное разнообразие ландшафтных форм и минералов — такого богатства не встретить нигде в Солнечной системе.


Масса атмосферы составляет 5,2×1018 килограмм. Хотя газовые оболочки распространяются на многие тысячи километров от Земли, ее атмосферой считаются лишь те, которые вращаются вокруг оси со скоростью, равной скорости вращения планеты. Таким образом, высота атмосферы Земли составляет около 1000 километров, плавно переходя в космическое пространство в верхнем слое, экзосфере (от др. греческого «внешний шар»).

Состав атмосферы Земли. История развития

Хотя воздух и кажется однородным, он представляет собой смесь разнообразных газов. Если брать только те, которые занимают хотя бы тысячную долю объема атмосферы, их уже будет 12. Если же смотреть на общую картину, то в воздухе одновременно находится вся таблица Менделеева!

Однако добиться такого разнообразия Земле удалось не сразу. Только благодаря уникальным совпадениям химических элементов и наличию жизни атмосфера Земли стала столь сложной. Наша планета сохранила геологические следы этих процессов, что позволяет нам заглянуть на миллиарды лет назад:

  • Первыми газами, которые окутали молодую Землю 4,3 миллиарда лет назад, были водород и гелий — фундаментальные составляющие атмосферы газовых гигантов вроде Юпитера.

    о самые элементарные вещества — из них состояли остатки туманности, родившей Солнце и окружающие его планеты, и они обильно оседали вокруг гравитационных центров-планет. Их концентрация была не очень высока, а низкая атомная масса позволяла им улетучиваться в космос, что они делают до сих пор. На сегодняшний день их общая удельная масса составляет 0,00052% от общей массы атмосферы Земли (0,00002% водорода и 0,0005% гелия), что совсем мало.
  • Однако внутри самой Земли крылась уйма веществ, которые стремились вырваться из раскаленных недр. Из вулканов было выброшено громадное количество газов — в первую очередь аммиак, метан и углекислый газ, а также сера. Аммиак и метан впоследствии разложились на азот, который ныне занимает львиную долю массы атмосферы Земли — 78%.
  • Но настоящая революция в составе атмосферы Земли произошла вместе с приходом кислорода. Он появлялся и естественным путем — раскаленная мантия молодой планеты активно избавлялась от газов, запертых под земной корой. Кроме того, водяные пары, извергаемые вулканами, расщеплялись под воздействием солнечного ультрафиолета на водород и кислород.

Однако такой кислород не мог долго задерживаться в атмосфере. Он вступал в реакции с угарным газом, свободным железом, серой и множеством других элементов на поверхности планеты — а высокие температуры и солнечное излучение катализировало химические процессы. Изменило эту ситуацию только появление живых организмов.


  • Во-первых, они начали выделять столько кислорода, что он не только окислил все вещества на поверхности, но и начал накапливаться — за пару миллиардов лет его количество выросло с ноля до 21% процента всей массы атмосферы.
  • Во-вторых, живые организмы активно использовали углерод атмосферы для построения собственных скелетов. В итоге их деятельности земная кора пополнилась целыми геологическими пластами органических материалов и ископаемых, а углекислого газа стало куда меньше
  • И, наконец, избыток кислорода сформировал озоновый слой, который стал защищать живые организмы от ультрафиолета. Жизнь стала эволюционировать активнее и приобретать новые, более сложные формы — среди бактерий и водорослей стали появляться высокоорганизованные существа. Сегодня в озон занимает всего 0,00001% всей массы Земли.

Вам уже наверняка известно, что синий цвет неба на Земле тоже создается кислородом — из всего радужного спектра Солнца он лучше всего рассеивает короткие волны света, отвечающие за синий цвет. Этот же эффект действует в космосе — на расстоянии Земля будто окутывается голубой дымкой, а издали и вовсе превращается в синюю точку.

Кроме того, в атмосфере в значительном количестве присутствуют благородные газы. Среди них больше всего аргона, доля которого в атмосфере составляет 0,9–1%. Его источник — ядерные процессы в глубинах Земли, а попадает на поверхность он через микротрещины в литосферных плитах и вулканические извержения (таким же образом появляется гелий в атмосфере). Из-за своих физических особенностей благородные газы поднимаются в верхние слои атмосферы, где улетучиваются в космическое пространство.

iv>

Как мы можем видеть, состав атмосферы Земли менялся уже не раз, и притом очень сильно — но на это понадобились миллионы лет. С другой стороны, жизненно важные явления очень устойчивы — озоновый слой будет существовать и функционировать, даже если на Земле будет в 100 раз меньше кислорода. На фоне общей истории планеты, деятельность человека не оставила серьезных следов. Однако в локальных масштабах цивилизация способна создавать проблемы — по крайней мере, для себя. Загрязнители воздуха уже сделали жизнь жителей китайского Пекина опасной — а громадные облака грязного тумана над большими городами видны даже из космоса.

Структура атмосферы

Однако экзосфера — это не единственный особый слой нашей атмосферы. Их существует немало, и каждый из них обладает своими уникальными характеристиками. Давайте рассмотрим несколько основных:

Тропосфера

Самый нижний и наиболее плотный слой атмосферы называется тропосферой. Читатель статьи сейчас находится именно в его «придонной» части — если, конечно, он не является одним из 500 тысяч человек, которые летят прямо сейчас в самолете. Верхний предел тропосферы зависит от широты (помните о центробежной силе вращения Земли, из-за которой планета шире на экваторе?) и колеблется от 7 километров на полюсах до 20 километров на экваторе. Также размеры тропосферы зависит от сезона — чем теплее воздух, тем выше поднимается верхний предел.


Название «тропосфера» происходит от древнегреческого слова «tropos», которое переводится как «поворот, изменение». Это достаточно точно отображает свойства слоя атмосферы — он наиболее динамичный и продуктивный. Именно в тропосфере собираются облака и циркулирует вода, создаются циклоны и антициклоны и генерируются ветра — происходят все те процессы, которые мы называем «погода» и «климат». Кроме того, это самый массивный и плотный слой — на него приходится 80% массы атмосферы и почти все содержание воды в ней. Тут же обитает большая часть живых организмов.

Всем известно, что чем выше подниматься, тем холоднее становится. Это действительно так — каждые 100 метров вверх температура воздуха падает на 0,5-0,7 градуса. Тем не менее принцип работает только в тропосфере — дальше температура с ростом высоты начинает повышаться. Зона между тропосферой и стратосферой, где температура остается неизменной, называется тропопаузой. А еще с высотой убыстряется течение ветра — на 2–3 км/с на километр ввысь. Поэтому пара- и дельтапланеристы предпочитают для полетов возвышенные плато и горы — там всегда удастся «поймать волну».

Уже упомянутое воздушное дно, где атмосфера контактирует с литосферой, называется приземным пограничным слоем. Его роль в циркуляции атмосферы невероятно велика — отдача тепла и излучения от поверхности создает ветры и перепады давления, а горы и другие неровности рельефа направляют и разделяют их. Тут же происходит водообмен — за 8–12 дней вся вода, взятая из океанов и поверхности, возвращается обратно, превращая тропосферу в своеобразный водный фильтр.

>
  • Интересный факт — на водообмене с атмосферой завязан важный процесс в жизнедеятельности растений — транспирация. С ее помощью флора планеты активно влияет на климат — так, большие зеленые массивы смягчают погоду и перепады температуры. Растения в насыщенных водой местах испаряют 99% воды, взятой из почвы. К примеру, гектар пшеницы за лето выбрасывает в атмосферу 2–3 тысячи тонн воды — это значительно больше, чем могла бы отдать безжизненная почва.

Нормальное давление у поверхности Земли — около 1000 миллибар. Эталоном считается давление в 1013 мБар, которое составляет одну «атмосферу» — с этой единицей измерения вы уже наверняка сталкивались. С ростом высоты давление стремительно падает: у границ тропосферы (на высоте 12 километров) оно составляет уже 200 мБар, а на высоте 45 километров и вовсе падает до 1 мБар. Поэтому не странно, что именно в насыщенной тропосфере собрано 80% все массы атмосферы Земли.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся в диапазоне между 8 км высоты (на полюсе) и 50 км (на экваторе), называется стратосферой. Название происходит от др. греческого слова «stratos», которое значит «настил, слой». Это крайне разреженная зона атмосферы Земли, в которой почти нет водного пара. Давление воздуха в нижней части стратосферы в 10 раз меньше приповерхностного, а в верхней части — в 100 раз.


В разговоре о тропосферу мы уже узнали, что температура в ней понижается в зависимости от высоты. В стратосфере все происходит с точностью до наоборот — с набором высоты температура вырастает от –56°C до 0–1°С. Прекращается нагрев в стратопаузе, границе между страто- и мезосферами.

 

Жизнь и человек в стратосфере

Пассажирские лайнеры и сверхзвуковые самолеты обычно летают в нижних слоях стратосферы — это не только защищает их от нестабильности воздушных потоков тропосферы, но и упрощает их движение за счет малого аэродинамического сопротивления. А низкие температуры и разреженность воздуха позволяют оптимизировать потребление топлива, что особенно важно для дальних перелетов.

Однако существует технический предел высоты для самолета — приток воздуха, которого в стратосфере так мало, необходим для работы реактивных двигателей. Соответственно, для достижения нужного давления воздуха в турбине самолету приходится двигаться быстрее скорости звука. Поэтому высоко в стратосфере (на высоте 18–30 километров) могут передвигаться только боевые машины и сверхзвуковые самолеты вроде «Конкордов». Так что основными «обитателями» стратосферы являются метеорологические зонды, прикрепленные к воздушным шарам — там они могут оставаться длительное время, собирая информацию о динамике нижележащей тропосферы.

Читателю уже наверняка известно, что вплоть до самого озонового слоя в атмосфере встречаются микроорганизмы — так называемый аэропланктон. Однако не одни бактерии способны выживать в стратосфере. Так, однажды в двигатель самолета на высоте 11,5 тысячи километров попал африканский сип — особая разновидность грифа. А некоторые утки во время миграций спокойно пролетают над Эверестом.


Но самым большим существом, побывавшим в стратосфере, остается человек. Текущий рекорд по высоте был установлен Аланом Юстасом — вице-президентом компании Google. В день прыжка ему было 57 лет! На специальном воздушном шаре он поднялся на высоту 41 километр над уровнем моря, а затем спрыгнул вниз с парашютом. Скорость, которую он развил в пиковый момент падения, составила 1342 км/ч — больше скорости звука! Одновременно Юстас стал первым человеком, самостоятельно преодолевшим звуковой порог скорости (не считая скафандра для поддержки жизнедеятельности и парашютов для приземления в целом виде).

  • Интересный факт — для того чтобы отсоединиться от воздушного шара, Юстасу понадобилось взрывное устройство — вроде того, что используется космическими ракетами при отсоединении ступеней.

Озоновый слой

А еще на границе между стратосферой и мезоферой находится знаменитый озоновый слой. Он защищает поверхность Земли от воздействия ультрафиолетовых лучей, а заодно служит верхней границей распространения жизни на планете — выше него температура, давление и космическое излучение быстро положат конец даже самым стойким бактериям.


Откуда же взялся этот щит? Ответ невероятен — он был создан живыми организмами, точнее — кислородом, которые разнообразные бактерии, водоросли и растения выделяли с незапамятных времен. Поднимаясь высоко по атмосфере, кислород контактирует с ультрафиолетовым излучением и вступает в фотохимическую реакцию. В итоге из обычного кислорода, которым мы дышим, O2, получается озон — O3.

Парадоксально, но созданный излучением Солнца озон защищает нас от этого же излучения! А еще озон не отражает, а поглощает ультрафиолет — тем самым он нагревает атмосферу вокруг себя.

Мезосфера

Мы уже упоминали, что над стратосферой — точнее, над стратопаузой, пограничной прослойкой стабильной температуры — находится мезосфера. Этот относительно небольшой слой располагается между 40–45 и 90 километров высоты и является самым холодным местом в нашей планете — в мезопаузе, верхнем слое мезосферы, воздух охлаждается до –143°C.

Мезосфера является наименее изученной частью атмосферы Земли. Экстремально малое давление газов, которое от тысячи до десяти тысяч раз ниже поверхностного, ограничивает движение воздушных шаров — их подъемная сила доходит до нуля, и они попросту зависают на месте. То же происходит с реактивными самолетами — аэродинамика крыла и корпуса самолета теряют свой смысл. Поэтому летать в мезосфере могут либо ракеты, либо самолеты с ракетными двигателями — ракетопланы. К таким относится ракетоплан X-15, который удерживает позицию самого быстрого самолета в мире: он достиг высоты в 108 километров и скорости 7200 км/ч — в 6,72 раза больше скорости звука.


Однако рекордный полет X-15 составил всего 15 минут. Это символизирует общую проблему движущихся в мезосфере аппаратов — они слишком быстры, чтобы провести какие-либо основательные исследования, и находятся на заданной высоте недолго, улетая выше или падая вниз. Также мезосферу нельзя исследовать при помощи спутников или суборбитальных зондов — пусть давление в этом слое атмосферы и низкое, оно тормозит (а порой и сжигает) космические аппараты. Из-за этих сложностей ученые часто называют мезосферу «незнайкосферой» (от англ. «ignorosphere», где «ignorance» — невежество, незнание).

А еще именно в мезосфере сгорает большинство метеоров, падающих на Землю — именно там вспыхивает метеоритный поток Персеиды, известный как «августовский звездопад». Световой эффект происходит тогда, когда космическое тело входит в атмосферу Земли под острым углом со скоростью больше 11 км/ч — от силы трения метеорит загорается.

Растеряв свою массу в мезосфере, остатки «пришельцев» оседают на Землю в виде космической пыли — каждый день на планету попадает от 100 до 10 тысяч тонн метеоритного вещества. Поскольку отдельные пылинки очень легкие, на путь к поверхности Земли у них уходит до одного месяца! Попадая в тучи, они утяжеляют их и даже иногда вызывают дожди — как вызывает их вулканический пепел или частицы от ядерных взрывов. Однако сила влияния космической пыли на дождеобразование считается небольшой — даже 10 тысяч тонн маловато, чтобы серьезно изменить естественную циркуляцию атмосферы Земли.

Термосфера

Над мезосферой, на высоте 100 километров над уровнем моря, проходит линия Кармана — условная граница между Землей и космосом. Хотя там и присутствуют газы, которые вращаются вместе с Землей и технически входят в атмосферу, их количество выше линии Кармана незримо мало. Поэтому любой полет, который выходит за высоту 100 километров, уже считается космическим.

С линией Кармана совпадает нижняя граница самого протяженного слоя атмосферы — термосферы. Она поднимается до высоты 800 километров и отличается чрезвычайно высокой температурой — на высоте 400 километров она достигает максимума в 1800°C!

Горячо, не правда ли? При температуре в 1538°C начинает плавиться железо — как же тогда космические аппараты остаются целыми в термосфере? Все дело в чрезвычайно низкой концентрации газов в верхней атмосфере — давление посередине термосферы в 1000000 меньше концентрации воздуха у поверхности Земли! Энергия отдельно взятых частиц высока — но расстояние между ними огромное, и космические аппараты фактически находятся в вакууме. Это, впрочем, не помогает им избавляться от тепла, которое выделяют механизмы — для тепловыделения все космические аппараты оснащены радиаторами, которые излучают избыточную энергию.

  • На заметку. Когда речь идет о высоких температурах, всегда стоит учитывать плотность раскаленной материи — так, ученые на Андронном Коллайдере действительно могут нагреть вещество до температуры Солнца. Но очевидно, что это будут отдельные молекулы — одного грамма вещества звезды хватило бы для мощнейшего взрыва. Поэтому не стоит верить желтой прессе, которая обещает нам скорый конец света от «рук» Коллайдера, как и не стоит бояться жара в термосфере.

Термосфера и космонавтика

Термосфера фактически является открытым космосом — именно в ее пределах пролегала орбита первого советского «Спутника». Там же был апоцентр — наивысшая точка над Землей — полета корабля «Восток-1» с Юрием Гагариным на борту. Многие искусственные спутники для изучения поверхности Земли, океана и атмосферы, вроде спутников Google Maps, тоже запускаются на эту высоту. Поэтому если речь идет о НОО (Низкой Опорной Орбите, расхожий термин в космонавтике), в 99% случаев она находится в термосфере.

Орбитальные полеты людей и животных не просто так происходят в термосфере. Дело в том, что в ее верхней части, на высоте от 500 километров, простираются радиационные пояса Земли. Именно там заряженные частицы солнечного ветра ловятся и накапливаются магнитосферой. Длительное нахождение в радиационных поясах приносит непоправимый вред живым организмам и даже электронике — поэтому все высокоорбитальные аппараты обладают защитой от радиации.

Полярные сияния

В полярных широтах часто появляется зрелищное и грандиозное зрелище — полярные сияния. Они выглядят как длинные светящиеся дуги разнообразных цветов и форм, которые переливаются в небе. Их появлению Земля обязана своей магнитосферой — а, точнее, прорехами в ней возле полюсов. Заряженные частицы солнечного ветра прорываются внутрь, заставляя атмосферу светиться. Полюбоваться на самые зрелищные сияния и узнать подробнее их происхождение можно тут.

Сейчас сияния являются обыденностью для жителей приполярных стран, таких как Канада или Норвегия, а также обязательным пунктом в программе любого туриста — однако раньше им приписывались сверхъестественные свойства. В разноцветных огнях людям древности виделись врата в рай, мифические существа и костры духов, а их поведение считали прорицаниями. И наших предков можно понять — даже образование и вера в собственный разум порой не могут сдержать благоговения перед силами природы.

Экзосфера

Последний слой атмосферы Земли, нижняя граница которого проходит на высоте 700 километров — это экзосфера (от др. греческого коря «экзо» — вне, снаружи). Она невероятно рассеянная и состоит преимущественно из атомов легчайшего элемента — водорода; также попадаются отдельные атомы кислорода  и азота, которые сильно ионизированы всепроникающим излучением Солнца.

Размеры экзосферы Земли невероятно велики — она перерастает в корону Земли, геокорону, которая растянута до 100 тысяч километров от планеты. Она очень разрежена — концентрация частиц в миллионы раз меньше плотности обычного воздуха. Но если Луна заслонит Землю для отдаленного космического корабля, то корона нашей планеты будет видна, как видна нам корона Солнца при его затмении. Однако наблюдать это явление пока не удавалось.

Выветривание атмосферы

А еще именно в экзосфере происходит выветривание атмосферы Земли — из-за большого расстояния от гравитационного центра планеты частички легко отрываются от общей газовой массы и выходят на собственные орбиты. Это явление называется диссипацией атмосферы. Наша планета ежесекундно теряет 3 килограмма водорода и 50 грамм гелия из атмосферы. Только эти частицы достаточно легки, чтобы покинуть общую газовую массу.

Несложные расчеты показывают, что Земля ежегодно теряет около 110 тысяч тонн массы атмосферы. Опасно ли это? На самом деле нет — мощности нашей планеты по «производству» водорода и гелия превышают темпы потерь. Кроме того, часть потерянного вещества со временем возвращается обратно в атмосферу. А важные газы вроде кислорода или углекислого газа попросту слишком тяжелы, чтобы массово покидать Землю — поэтому не стоит бояться, что атмосфера нашей Земли улетучится.

  • Интересный факт — «пророки» конца света часто говорят, что если ядро Земли перестанет вращаться, атмосфера быстро выветрится под напором солнечного ветра. Однако наш читатель знает, что удерживают атмосферу возле Земли силы гравитации, которые будут действовать вне зависимости от вращения ядра. Ярким доказательством этого служит Венера, у которой неподвижное ядро и слабое магнитное поле, но зато атмосфера в 93 раза плотнее и тяжелее земной. Однако это не значит, что прекращение динамики земного ядра безопасно — тогда исчезнет магнитное поле планеты. Его роль важна не столько в сдерживании атмосферы, сколько в защите от заряженных частиц солнечного ветра, которые легко превратят нашу планету в радиоактивную пустыню.

Облака

Вода на Земле существует не только в необъятном океане и многочисленных реках. Около 5,2 ×1015 килограмм воды находится в атмосфере. Она присутствует практически везде — доля пара в воздухе колеблется от 0,1% до 2,5% объема в зависимости от температуры и местоположения. Однако больше всего воды собрано в облаках, где она хранится не только в виде газа, но и в маленьких капельках и ледяных кристаллах. Концентрация воды в тучах достигает 10г/м3 — а так как облака достигают объема в несколько кубических километров, масса воды в них исчисляется десятками и сотнями тонн.

Облака — это самое заметное образование нашей Земли; они видны даже с Луны, где очертания континентов размываются перед невооруженным глазом. И это не странно — ведь тучами постоянно покрыто больше 50% Земли!

В теплообмене Земли облака играют невероятно важную роль. Зимой они захватывают солнечные лучи, повышая температуру под собой за счет парникового эффекта, а летом экранируют громадную энергию Солнца. Также облака уравновешивают перепады температуры между днем и ночью. К слову, именно из-за их отсутствия пустыни так сильно остывают ночью — все накопленное песком и скалами тепло беспрепятственно улетает ввысь, когда в других регионах его удерживают тучи.

Преобладающее большинство туч формируются у поверхности Земли, в тропосфере, однако в своем дальнейшем развитии они принимают самые разнообразные формы и свойства. Их разделение весьма полезно — появление туч различных видов может не только помочь предсказывать погоду, но и определять наличие примесей в воздухе! Давайте рассмотрим основные типы облаков подробнее.

Облака нижнего яруса

Тучи, которые опускаются ниже всего над землей, относят к облакам нижнего яруса. Им характерна высокая однородность и низкая масса — когда они опускаются на землю, ученые-метеорологи не отделяют их от обычного тумана. Тем не менее разница между ними есть — одни просто заслоняют небо, а другие могут разразиться большими дождями и снегопадами.

  • К тучам, способным дать сильные осадки, относятся слоисто-дождевые облака. Они самые большие среди туч нижнего яруса: их толщина достигает нескольких километров, а линейные измерения превышают тысячи километров. Они представляют собой однородную серую массу — взгляните на небо во время продолжительного дождя, и вы наверняка увидите слоисто-дождевые облака.
  • Другой вид облаков нижнего яруса — это слоисто-кучевые облака, поднимающиеся над землей на 600–1500 метров. Они представляют собой группы из сотен серо-белых туч, разделенных небольшими просветами. Такие облака мы обычно видим в дни переменной облачности. С них редко идет дождь или снег.
  • Последний вид нижних облаков — это обычные слоистые облака; именно они застилают небо в пасмурные дни, когда с неба пускается мелкая морось. Они очень тонкие и низкие — высота слоистых облаков в максимуме достигает 400–500 метров. Их структура очень напоминает строение тумана — опускаясь ночью к самой земле, они часто создают густую утреннюю дымку.

Облака вертикального развития

У туч нижнего яруса есть старшие братья — облака вертикального развития. Хотя их нижняя граница пролегает на небольшой высоте в 800–2000 километров, облака вертикального развития серьезно устремляются вверх — их толщина может достигать 12–14 километров, что подталкивает их верхний предел к границам тропосферы. Еще такие облака называют конвективными: из-за больших размеров вода в них приобретает разную температуру, что порождает конвекцию — процесс перемещения горячих масс наверх, и холодных — вниз. Поэтому в облаках вертикального развития одновременно существуют водный пар, мелкие капельки, снежинки и даже целые кристаллы льда.

  • Основным типом вертикальных облаков являются кучевые облака — громадные белые тучи, напоминающие рваные куски ваты или айсберги. Для их существования необходима высокая температура воздуха — поэтому в средней полосе России они появляются только летом и тают к ночи. Их толщина достигает нескольких километров.
  • Однако когда кучевые облака имеют возможность собраться вместе, они создают куда более грандиозную форму — кучево-дождевые облака. Именно с них идут сильные ливни, град и грозы летом. Существуют они только несколько часов, но при этом разрастаются ввысь до 15 километров — верхняя их часть достигает температуры –10°C и состоит из кристалликов льда.На верхушках самых больших кучево-дождевых туч формируются «наковальни» — плоские области, напоминающие гриб или перевернутый утюг. Это происходит на тех участках, где облако достигает границы стратосферы — физика не позволяет распространяться дальше, из-за чего кучево-дождевая туча расползается вдоль предела высоты.
  • Интересный факт — мощные кучево-дождевые облака формируются в местах извержений вулканов, ударов метеоритов и ядерных взрывов. Эти тучи являются самыми большими — их границы достигают даже стратосферы, выбираясь на высоту 16 километров. Будучи насыщенными испаренной водой и микрочастицами, они извергают мощные грозовые ливни — в большинстве случаев этого достаточно, чтобы потушить связанные с катаклизмом возгорания. Вот такой вот природный пожарный 🙂

Облака среднего яруса

В промежуточной части тропосферы (на высоте от 2–7 километров в средних широтах) находятся облака среднего яруса. Им свойственны большие площади — на них меньше влияют восходящие потоки от земной поверхности и неровности ландшафта — и небольшая толщина в несколько сот метров. Это те облака, которые «наматываются» вокруг острых пиков гор и зависают возле них.

Сами облака среднего яруса делятся на два основных типа — высокослоистые и высококучевые.

  • Высокослоистые облака — это одна из составляющих сложных атмосферных масс. Они представляют собой однородную, серовато-синюю пелену, через которую видны Солнце и Луна — хотя протяженность высокослоистых облаков составляет тысячи километров, их толщина составляет всего несколько километров. Серая плотная пелена, которая видна из иллюминатора самолета, летящего на большой высоте — это именно высокослоистые облака. Часто из них идут длительные дожди или снег.
  • Высококучевые облака, напоминающие мелкие куски рваной ваты или тонкие параллельные полосы, встречаются в теплую пору года — они образуются при поднятии теплых воздушных масс на высоту 2–6 километров. Высококучевые облака служат верным индикатором грядущей перемены погоды и приближения дождя — создать их может не только естественная конвекция атмосферы, но и наступления холодных воздушных масс. С них редко идет дождь — однако тучи могут сбиться вместе и создать одно большое дождевое облако.

К слову о тучах возле гор — на фотографиях (а, может, и вживую) вы наверняка не раз видели круглые облака, напоминающие ватные диски, которые зависают слоями над горной вершиной. Дело в том, что облака среднего яруса часто бывают лентикулярными или линзовидными — разделенными на несколько параллельных слоев. Их создают воздушные волны, образующиеся при обтекании ветром крутых пиков. Линзовидные тучи также особенны тем, что висят на месте даже при самом сильном ветре. Это делает возможным их природа — поскольку такие облака создаются в местах контакта нескольких воздушных потоков, они находятся в относительно стабильной позиции.

Облака верхнего яруса

Последний уровень обычных туч, которые поднимаются до нижних пределов стратосферы, называется верхним ярусом. Высота таких облаков достигает 6–13 километров — там очень холодно, и потому облака на верхнем ярусе состоят из мелких льдинок. Из-за их волокнистой растянутой формы, напоминающей перья, высокие облака также называются перистыми — хотя причуды атмосферы часто придают им форму когтей, хлопьев и даже рыбьих скелетов. Осадки, которые образуются с них, никогда не достигают земли — но само присутствие перистых облаков служит древним способом предсказывать погоду.

  • Чисто-перистые облака являются самыми протяженными среди туч верхнего яруса — длина отдельного волокна может достигать десятка километров. Так как кристаллы льда в тучах достаточно большие, чтобы ощущать на себе притяжение Земли, перистые облака «падают» целыми каскадами — расстояние между верхней и нижней точкой отдельно взятого облака может достигать 3-4 километров! По сути, перистые тучи — это громадные «ледопады». Именно различия в форме кристаллов воды создают их волокнистую, потокообразную форму.
  • В этом классе попадаются и практически невидимые облака — перисто-слоистые облака. Они образуются тогда, когда большие массы приповерхностного воздуха поднимаются ввысь — на большой высоте их влажности достаточно для формирования облака. Когда сквозь них просвечивает Солнце или Луна, появляется гало — сияющий радужный диск из рассеянных лучей.

Серебристые облака

В отдельный класс стоит выделить серебристые облака — самые высокие тучи на Земле. Они забираются на высоту 80 километров, что даже выше стратосферы! Кроме того, они имеют необычный состав — в отличие от других облаков, они состоят из метеоритной пыли и метана, а не воды. Эти тучи видны только после заката или перед рассветом — лучи Солнца, проникающие из-за горизонта, подсвечивают серебристые облака, которые в течение дня остаются невидимыми на высоте.

Серебристые облака представляют собой невероятно красивое зрелище  — однако чтобы увидеть их в Северном полушарии, нужны особые условия. А еще их загадку было не так просто разгадать — ученые в бессилии отказывались в них верить, объявляя серебристые тучи оптической иллюзией. Посмотреть на необычные облака и узнать о их секретах вы можете из нашей специальной статьи.

Источник: SpaceGid.com

Сферы Земли Вся жизнь на Земле, жизнь всех живых организмов от простых одноклеточных бактерий до сложных биологических видов, жизнь растений, животных и человека происходит в 3-х важных составляющих: на географической поверхности Земли; в водной среде гидросферы планеты; и под бело-голубым куполом — атмосферой Земли.

Основную часть поверхности земного шара занимает мировой океан, где на материковые и безводные части приходится менее 1/3 всей поверхности Земли. Поверхность Земли состоит из земной коры, её подводной части и материковой, водной части, а также атмосферой, создающей голубой купол, обволакивающий земной шар.


Сферы Земли

рельеф ЗемлиЛитосфера. Рельеф Земли
Приповерхностные части Земли формируют рельеф, который очень разнообразен и включает, как наибольшую покрытую водой часть (70,8%), так и непокрытую водой часть суши (29,2%). Поверхность рельефа под водой очень гористая, состоит из системы срединно-океанических хребтов, подводных каньонов, океанических желобов, плато и подводных равнин. Поверхность на суше состоит из гор, равнин, пустынь и плоскогорья… подробнее


гидросфераГидросфера. Мировой океан
Большую часть поверхности Земли занимает мировой океан, континентальные поверхностные воды, а также и подземные воды. Все это в совокупности образует гидросферу Земли. Основные запасы воды находятся в океанах, в меньшей степени в ледниках, континентальных водоёмах и подземных водах. На океаны приходится 2/3 всей поверхности Земли. В далеком-далеком прошлом в гидросфере завелась жизнь на планете Земля и только в начале палеозойской эры начался выход животных и растений на сушу… подробнее


биосфераБиосфера. Живые организмы на Земле
Совокупность частей земных оболочек (литосферы, гидросферы и атмосферы) формируют биосферу, которая заселена живыми организмами, участвующими в процессах жизнедеятельности на Земле. Это миллионы видов растений, животных и других микроорганизмов, состоящих из экосистем природы. Их разнообразие уменьшается в холодных полюсных частях планеты Южного и Северного полюсов, а пика многообразия достигает во влажных тропических лесах теплых уголков мира…. подробнее


атмосфераАтмосфера. Строение и состав атмосферы Земли
Атмосфера Земли состоит из слоев, которые отличаются температурой, плотностью, а также имеют разный химический состав. Нижняя часть атмосферы до 10 километров называется тропосферой, состоящей из водяного пара, выше идет стратосфера на высоте от 12 до 55 километров, затем от 50 до 80 километров мезосфера, от 80 до 1000 километров термосфера, где температура поднимается до 1000K за счет поглощения коротковолнового солнечного излучения, ещё выше ионосфера, где происходят полярные сияния и экзосфера, самая разряженная часть внешней атмосферы Земли… подробнее


Интересно, что атмосфера Земли является важной составной частью происхождения и поддержания жизни на планете, а также является и защитной оболочкой планеты. В атмосфере происходит формирование погоды на Земле, она регулирует процесс круговорота воды в природе, атмосфера защищает Землю от космических лучей и повышает температуру поверхности Земли, формируя "парниковый эффект".

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

 

Магнитосфера. Земля окружена магнитным полем. Оно очень похоже на магнитное поле, создаваемое двухполюсным магнитом и служит «передовой линией» Земли в защите от частиц высокой энергии, летящих из космического пространства и, в частности, от ультрафиолетовой составляющей солнечного спектра. Поле испытывает сильные изменения: оно меняется в течение суток и лет как в размере, так и в напряженности, а наиболее сильные изменения происходят в течении миллионов лет. Важной особенностью магнитного поля Земли является его переполюсовка — смена знаков северного и южного полярных полюсов, оказывающих огромное влияние на развитие органического мира на Земле. В магнитосфере выделяют два радиационных пояса — протонный и электронный, расположенные на высотах 400 и 20000 км соответственно.

Атмосфера. Это воздушная оболочка Земли (греч. atmos пар). В зависимости от распределения температуры атмосферу подразделяют на: тропосферу, стратосферу, ионосферу и зону рассеяния, или диссипации.

Тропосфера — самая нижняя воздушная зона, облекающая Землю, Вверх ее простирание неодинаково на полюсах и экваторе: на полюсах ее толщина около 6-8 км, на экваторе — 12 км. В тропосфере содержится до 80 % всей массы атмосферы. По составу тропосфера представляет собой смесь газов с примесью паров воды и пыли. Газовый состав ее (округленно): азот — 78 % кислород — 21%, аргон — 0,9 %, углекислый газ — 0,03 %, озон, неон, криптон и др. газы. Для жизни наибольшее значение имеют кислород и углекислый газ. Кислород обеспечивает дыхание, участвует в окислительных процессах. Углекислый газ является основой жизнедеятельности растений.

Давление в тропосфере закономерно убывает снизу вверх. На поверхности Земли оно равно 1 атм — 760 мм рт. ст., а в пределах ее верхней границы падает до 200 мм. Средняя по Европе плотность воздуха на высоте 5 км равна 735 г/м3, а у поверхности Земли — 1258 г/м .

Температура тропосферы в большей степени зависит от температуры поверхности Земли. С удалением от ее поверхности температура заметно снижается.

В верхней части тропосферы существует слой озона, который защищает все живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей.

Из-за неравномерного нагрева поверхности Земли и перепадов давления воздушных масс воздух испытывает циркуляцию (круговращение). Он перемещается, и в тропосфере возникают воздушные возмущения — ветры. Ветры, дующие в сторону экватора, называются пассатами, а от экватора — антипассатами. Периодические ветры, дующие с большими скоростями, носят название циклонов. Скорость движения ветра в циклоне достигает 200-250 км/час.

Стратосфера простирается над тропосферой от 8 12 км в высоких широтах, — до 80-90 км вблизи экватора. Здесь воздух более разряжен. Стратосфера характеризуется возрастанием температуры с высотой от -40 °С (-80 °С) до температур, близких к 0 °С, малой турбулентностью, ничтожным содержанием водяного пара.

Ионосфера — зона атмосферы, простирающаяся до высоты и—о00 км. Воздушные массы ионосферы находятся в состоянии крайнего разряжения. Под действием ультрафиолето-1х лучей атомы газов находятся в ионизированном состоянии. Температура в ионосфере высокая. В полярных областях на высотах от 100 до 1000 км возникают полярные сияния.

Зона рассеяния, или диссипации простирается от 700-800 км и уходит в космос. Газовое вещество этой зоны рассеяно до крайности. Отдельные частицы газа могут пролетать сотни километров, не встречая на своем пути соударения с другими частицами.

Гидросфера — водная оболочка Земли, включающая все наземные и подземные воды, находящиеся в верхних частях земной коры. Из 510 млн км2 поверхности Земли на долю гидросферы приходится округленно 71 %, на сушу — 29 %.

Существует понятие «Мировой океан», под которым понимают все океаны Земли и связанные с ними окраинные и внутриконтинентальные моря. Средняя глубина Мирового

океана не превышает 4 тыс. м, а максимальная — 11022 м (Марианская впадина).

В рельефе дна Мирового океана выделяют следующие морфологические зоны.

1. Шельф. Глубина его изменяется от 0 до 200 м от поверхности уровня моря.

2. Континентальный склон с глубинами от 200 до 2500 м.

3. Ложе Мирового океана — область глубин от 2500 до 6000 м.

4. Океанические впадины, имеющие глубины от 6000 до 11000 и более метров.

В химическом отношении гидросфера представляет собой смесь кислорода и водорода. Кроме того в растворенном виде в воде содержатся различные химические соединения — химические элементы, соли, минералы, газы, органические соединения.

Воды морей и океанов характеризуются показателем солености. За нормальную соленость принимается содержание солей в 1 литре воды 35 г, или 3,5 %. Соленость воды может быть выше и ниже этой величины. В солевом составе воды преобладают хлориды и сульфаты. Другие соли содержатся в незначительном количестве.

Температура вод непостоянна. В поверхностных частях она зависит от климата, погоды. С увеличением глубины температура воды понижается и на глубине 1000м составляет 0 °С.

Давление возрастает с глубиной. На каждые Юм погружения давление увеличивается на 1 атм. На больших глубинах оно достигает 800-1000 атм.

В результате Воздействия ветра, неравномерной плотности воды, солнечного и лунного притяжений морские и океанические воды подвержены волнениям, течениям, приливам и отливам. Действия волн во время сильных штормов проникают на глубину до 200 м, высота волн достигает 10-15 м, а иногда и более.

Объем гидросферы определяется в 1,4-1,5 млрд км3.

Геосфера. Подразделяется на три составные части, отличные по своим свойствам: тонкая (5-40 км) внешняя оболочка, или литосфера; внутренняя оболочка, или мантия; ядро, подразделяющееся на жидкое внешнее и твердое внутреннее. Геосфера является объектом изучения геологии.

Итак, твердая каменная оболочка Земли называется литосферой, или земной корой. Толщина ее не везде одинакова. Поверхность литосферы неровная, образует низменности, выровненные равнины, горы.

По вещественному составу литосфера подразделяется на три слоя (снизу вверх): базальтовый, гранитный и осадочный.

Отметим, что представление о внутренних геосферах составляется по геофизическим данным, по аналогии с метеоритными телами, по результатам экспериментальных исследований свойств вещества при больших давлениях и температурах и по теоретическим построениям.

Осадочный слой имеет мощность 5-10 км. Он состоит из осадочных пород, рыхлых в верхней своей части. Плотность осадочных пород колеблется от 1,8 до 2,5 г/см3. Скорость продольных волн — 1-4 км/с.

Гранитный слой получил свое название по физическим свойствам слагающих его пород. Эти свойства наиболее близки к свойствам гранита. Мощность его 10-20 км, плотность – 2,5-2,75 г/см3. Скорость распространения продольных волн 5,5-6,2 км/с.

Базальтовый слой по свойствам близок базальту и имеет мощность около 30 км, плотность — 2,75-3,0 г/см3, скорость распространения продольных волн — 6,1-7,4 км/с.

Осадочный, гранитный и базальтовый слои получили название сиаль по начальным буквам названия химических элементов кремния (силициум) и алюминия (алюминиум). В их составе преобладают SiO2 и AL2O3.

Помимо указанной выше вертикальной неоднородности земной коры существует и горизонтальная неоднородность, которая определяется разделением ее на континентальную и океаническую кору.

Континентальная кора характеризуется наличием трех слоев и сравнительно большой мощностью (толщиной) (средняя мощность ее около 35 км, максимальная под горными сооружениями — 70-75 км). Мощность океанической коры колеблется от 5 до 10 км, в ее строении принимают участие только осадочный и базальтовый слои. Гранитный слой отсутствует.

Мантия простирается на глубину до 2900 км. Для нее характерно общее возрастание скорости распространения продольных и поперечных волн и плотности вещества — от 3,0 до 5,9 г/см3. В составе мантии преобладают химические элементы силициум и магний, поэтому вещество мантии иногда называют сима. В нижних частях мантии концентрируются такие химические элементы, как Сг, Fе, Рt. Эту часть нередко называют рудной.

Ядро. Единой точки зрения о физической и химической природе ядра Земли нет. Одни исследователи считают, что ядро имеет железо-никелевый состав, исходя из плотности слагающего его вещества. Другие полагают, что вещество ядра имеет тот же силикатный состав, что и мантия, но вещество это под действием больших давлений приобретает свойства металла. Данные о величине плотности внутри ядра разноречивы. Большинство моделей дают изменения плотности ядра от 10 до 12 г/см3. Есть модели, основанные на представлении об апейронном состоянии вещества, определяющие плотность в центре Земли около 20 г/см3.

Биосфера — сфера жизни на Земле. В отличие от геосферы вся биосфера доступна для непосредственного изучения. Это сложная динамическая система, активно взаимодействующая с атмосферой, гидросферой и верхней частью литосферы.

Создание учения о биосфере — гениальное открытие В.И. Вернадского. В пределах биосферы он выделил «слой живого вещества», или «область концентрации жизни», в которой существуют растения — основные накопители энергии на нашей планете. Этот слой охватывает нижний слой тропосферы, верхнюю освещенную часть гидросферы, в которой могут существовать зеленые растения, почвенный и подпочвенные слои.

За время своего существования биосфера сыграла важную роль в изменении химизма атмосферы, солевого состава вод, в образовании почвы. Все процессы в ней происходят значительно быстрее, чем в других сферах Земли. Так, растения исчерпали бы запас углекислого газа в атмосфере за 4-35 лет, если бы он не возобновлялся в значительной степени при участии тех же растений и животных. При их участии возникли грандиозные отложения полезных ископаемых.

Многим ученым и казалось, что роль «почтовой марки» в «каменной чаше» ничтожна. Этот вывод ошибочен по двум причинам.

Во-первых, живое вещество в отличие от горных пород очень активно в химическом отношении. В.И. Вернадский писал. «Захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распаде которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу».

Во-вторых, масса живого вещества постоянно возобновляется. Подсчеты А.И. Перельмана показали, что за время геологической истории общая масса живого вещества в земной коре превысила ее неорганическую массу, т.е. массу «каменной чаши» и содержащегося в ней Мирового океана. Точные подсчеты живой массы и основные места ее сосредоточения были выполнены в недавние годы. Оказалось, что в живом веществе преобладают растения, много меньше роль животных и микроорганизмов. На материках масса животных не превышает 2 % от массы растений и лишь изредка достигает 10 %. Общее количество живой растительной массы на Земле равно 2,4-Ю12 т сухого вещества. Подавляющая часть его сосредоточена на материках и распределена неравномерно: много в тропических лесах (650 т/га), меньше в тайге (300 т/га), еще меньше в черноземных степях (20 т/га) и совсем мало в пустынях (2,5 т/га). Основная масса живого вещества представлена лесами. Растения океана составляют лишь 1,7-Ю8 т, или 0,007 % от всей фитомассы.

В процессе развития растения синтезируют углеводы и другие органические соединения, используя солнечную энергию. Поглощая из почвы и воды кальций, калий, магний, железо и другие элементы, растения включают их в состав своего тела. При фотосинтезе выделяется кислород.

В живом веществе обнаружены почти все химические элементы, но преобладают в нем только три из них: кислород (70 %), углерод (18 %) и водород (10,5 %), в сумме составляющие 98,5 %. Эти числа характеризуют кларки соответствующих элементов живого вещества. По мере отмирания растительные и животные остатки подвергаются медленному изменению под действием подземных вод.

В конце XIX века В.В. Докучаев открыл новый класс природных систем, в которых живые организмы и неорганическая материя тесно связаны между собой, и присвоил ей наименование почва.

Биосфера существует не менее 3,5 млрд лет.

Характеристика физических свойства планеты Земля

 

Размер и форма Земли

На протяжении длительного времени представление о размерах и форме Земли были самыми пазличными и основывались, главным образом, на религиозных воззрениях. Однако уже Пифагор (V век до н.э.) высказал предположение о шарообразности Земли. Позднее древнегреческие философы Аристотель и Архимед привели ряд доказательств ее шарообразности. Окончательное подтверждение этому было получено геодезическими измерениями.

Как вам известно из курса геодезии, в первом приближении Земля имеет форму шара, сплюснутого у полюсов, причем полярный радиус меньше экваториального на 21,5 км. Фигура тела, ближе всего подходящая по виду и размерам к Земле, есть геоид. Геоид обладает следующей особенностью: направление силы тяжести к его поверхности всюду перпендикулярно. В пределах земных океанов фигура геоида совпадает с поверхностью воды, а на суше — не совпадает. Полярный радиус Земли 6357 км, экваториальный — 6378 км (сфероид Красовско-го). Усредненный радиус Земли равен 6371 км. Длина экватора — 40076 км. Площадь поверхности Земли — 510 млн км2. Объем — около 1,08-Ю12 км. Масса Земли составляет 5,974-Ю21 т.

 

Давление и плотность Земли

Зная массу и объем Земли, легко определить ее плотность. Она равна, как указывалось выше, 5,52 г/см3, т.е. в 5,52 раза больше плотности воды. Плотность верхней части каменной оболочки Земли (литосферы) равна 2,65 г/см3. Расхождение между средней плотностью и сравнительно легкой верхней зоной твердых пород послужило первым указанием на наличие в недрах планеты плотного ядра.

Специальными исследованиями установлено, что на глубине 60 км плотность равна 3,3 г/см3, на 1200 км — 4,7, на 2900 -9,9, на 3000 — 10,1 и в центре Земли — 12,5 г/см3.

Давление внутри Земли также определяется косвенными методами. Установлено, что по мере углубления оно возрастает и составляет:

на поверхности моря — 1 атм (760 мм р. ст.);

на глубине 10 км — 2500 атм;

800 км — 300 тыс. атм;

2400 км — 1 млн 100 тыс. атм;

в центре Земли — 3 млн 100 тыс. атм.

Сила тяжести

Определяется силой, с какой Земля взаимодействует с материальными объектами. Она зависит от широты местности (на экваторе она меньше, чем на полюсах) и от распределения минеральных масс в земной коре. При крупных скоплениях последних возникают аномалии силы тяжести. Существует отрасль геологии, изучающая поведение силы тяжести на поверхности Земли — гравиметрия, а один из ее разделов — гравиразведка — имеет широкое применение при поисках полезных ископаемых. С глубиной ускорение силы тяжести увеличивается, достигая на определенной глубине максимума, а затем падает к центру Земли и в самом центре приобретает нулевое значение. Стандартное ускорение силы тяжести равно округленно 981 мл/гал, или 981 см/с2, на экваторе -978 мл/гал, на широте — 45-981 мг/гал и на полюсах — 983 мл/гал.

 

Теплота Земли

Теплота. Земля получает тепло из двух источников — от Солнца и из внутренних своих частей.

Лучистая энергия Солнца, получаемая земной атмосферой на нормальную поверхность, определяется солнечной постоянной, равной 1370 Вт/м2. На весь земной шар в год падает 5,5-Ю24 Дж лучистой энергии; 55 % ее поглощается атмосферой, растительным покровом и почвой, а часть покидает Землю, отражаясь в мировое пространство.

Температура на поверхности Земли очень изменчива, меняется по суткам, по сезонам года и зависит от широты местности. Амплитуда колебаний температуры в течение года составляет более 150 °С (от -90 °С в Антарктиде до +65 "С в Афhике) С глубиной влияние солнечной энергии уменьшается до ‘я и на незначительной глубине (около 10 м) залегает слой с постоянной температурой. В районе г. Москва зона постоянных температур располагается на глубине примерно 20 м, на экваторе — 1-2 м, в полярных областях — 100 и более м.

Извержения вулканов, эксплуатация глубоких горных выработок показывает, что с глубиной температура возрастает: в среднем на каждые 30 м углубления ниже зоны постоянных температур повышается на 1 °С. Эта величина называется геотермической ступенью. Величина прироста температуры при углублении на каждые 100 м называется геотермическим градиентом. Обе величины зависят от ряда причин: от теплопроводности пород, наличия горячих источников, от процессов, происходящих в недрах Земли. Термодинамическими расчетами установлено, что на глубине 20 км температура составляет 600 °С, 100 км — 1400 "С, 500 — 1800 "С и в центре Земли — около 3000 °С.

Радиоактивность. Установлено, что температура верхних слоев каменной оболочки Земли тесно связана с распадом радиоактивных элементов — U235, U238, Тh, К40 и продуктами их распада. Пояс радиоактивности Земли простирается до глубины 50 км.

 

Упругие и электрические свойства Земли

Упругие свойства Земли. Горные породы, слагающие земную кору, обладают упругими свойствами. С ними связано распространение продольных и поперечных волн, возникающих при сейсмических (греч. seismos землетрясение) явлениях. Продольные и поперечные волны могут возникать и искусственным путем — при взрывах, ударах. Скорость распространения продольных волн в 1,7 раза больше, чем поперечных. Упругие свойства Земли широко используются на практике разделом геологии — сейсмологией, для поисков месторождений нефти и газа.

Электрические свойства. Земля обладает электрическими свойствами. Земное электричество (теллурические токи) своим происхождением обязано различным физико-химическим, геологическим процессам. При землетрясениях интенсивность теллурических токов резко возрастает. Отмечается взаимосвязь их с магнитными свойствами Земли. Электрические токи, возникающие в недрах Земли, все еще остаются загадкой. Тем не менее способность Земли генерировать электрические токи и в определенной мере быть проводником их находит практическое применение при проведении различных поисковых работ, в том числе и поисков подземных вод, основанных на законах распространения электричества.

 

Магнитные свойства Земли

Магнитные свойства. Земля является гигантским двухполюсным магнитом. Его полюса не совпадают с географическими. Магнитные свойства Земли изменчивы, зависят от ряда причин. Одной из главных причин изменения магнитных свойств Земли являются вспышки на Солнце. В результате мощного корпускулярного излучения на Земле возникают магнитные бури. С ними связано такое красочное природное явление, как полярное сияние.

Магнитные бури часто связаны также с землетрясениями. Установлено, что в местах землетрясений, примерно за сутки до их начала, возникают магнитные бури.

Магнитные бури отрицательно влияют на радиосвязь. Крупные массивы железных руд, залегающие вблизи земной поверхности, создают магнитные аномалии (КМА).

Магнитные свойства Земли используются на практике при поисках полезных ископаемых.

Вопросы для самоконтроля:

1. Основные разделы дисциплины геология и гидрогеология.

2. Земля, как планета Солнечной системы. Положение планеты в мировом пространстве.

3. Основные гипотезы происхождения Земли.

4. Сферы Земли. Краткая характеристика геосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы.

5. Геосфера. Стратификация геосферы.

6. Земная кора. Типы земной коры.

7. Земная кора. Структурные элементы земной коры: плиты, платформы, щиты.

8. Земная кора. Тектоника литосферных плит. Субдукция, обдукция, и коллизия.

9. Геосфера. Литосфера, мантия и ядро.

10. Физические свойства Земли. Сила тяжести. Аномалии силы тяжести.

11. Физические свойства Земли. Тепловые свойства, температурная стратификация геосферы, геотермическая ступень и геотермический градиент.

12. Физические свойства Земли. Магнитные свойства, магнитные аномалии.

13. Сейсмические свойства Земли. Продольные и поперечные сейсмические волны

Рекомендуемая литература

 

1. Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов. Геология: Учебник для вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003 г.:

2. Суворов А.К. Геология с основами гидрогеологии. (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений) – М.: Колос, 2007. – 207 с: ил.

Лекция 2

 

Источник: helpiks.org