Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Атмосфера




Водная оболочка Земли (гидросфера)

Поверхность Земли на 71% покрыта водой. Совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежных покровов - образует гидросферу Земли.

Большая часть гидросферы (около 63%) сосредоточена в Мировом океане. На пресные воды суши приходится не более 0,05% всех вод Отличительной особенностью водной оболочки является полный охват ее жизнью.

Воду еще с древних времен рассматривали как основу жизни. Согласно воззрениям Фалеса, Аристотеля и др., она входит в число четырех начал и ее соединение с другими началами (земля, воздух, огонь) породило все многообразие мира.

Вода обладает многими удивительными свойствами. Наибольшую плотность она имеет при +4°С, при дальнейшем охлаждении ее объем увеличивается почти на 10%, а плотность уменьшается. Поэтому лед и не тонет. На это уникальное свойство обратил внимание еще Галилей. Именно этой особенностью обусловливается сохранение жизни в водоемах зимой.

Из-за большой теплоемкости вода обеспечивает возможность стабилизации температуры в условиях, близких к благоприятным для живых организмов. Моря и океаны являются гигантскими термостатами, сглаживающими суточные и сезонные колебания температуры. Причем не только большие массы воды, такие как моря, способны сглаживать эти колебания. Резкие суточные колебания температуры врайоне великих пустынь связаны с отсутствием водяного пара в воздухе. Одно и то же количество солнечной энергии повышает температуру песка в 5 раз больше, чем температуру такого же количества сухого воздуха. Сухой воздух лишен водяного пара, способного сдержать быстрое ночное охлаждение песка.

Вода как растворитель играет основную роль всуществовании жизни. Более 90% массы живой клетки приходится на долю молекул воды. Действительно, основная часть реакций в живой клетке происходит в растворе, где ионы и молекулы получают возможность относительно свободного движения. Вода участвует в транспортировке веществпо живому организму, обеспечивает стабильные условия для обитанияклеток иорганизмов.

Стр. 92

 

Вода является участником процессов обмена веществ (метаболизма). При фотосинтезе она служит источником водорода и участвуют в реакциях гидролиза. Она одновременно и среда, в которой протекают все биохимические процессы, и их участник. Вода - слабый электролит. Даже в сверхчистой воде одна молекула из 5 млрд (2 10-10) диссоциирует на катион водорода Н- и анион ОН+.

Земля непрерывно получает энергию от Солнца и одновременно излучает ее в космическое пространство. Если оценить баланс этих процессов, то получится следующее. В северном полушарии (от 38 параллели и до полюса) излучение энергии обычно больше, чем поглощение от Солнца. На экваторе ситуация меняется. Выравнивание температуры происходит исключительно благодаря круговороту воды.

За счет циркуляции воздушных масс в атмосфере и морских течений избыточная солнечная энергия переносится из теплых волн в холодные. Важную роль играют полюса, на которых вследствие таяния льда поглощается избыточная энергия.

Общая масса снега и льда на Земле составляет 0,0004% от массы всей Земли, или 2,15% от массы всей воды. Этого достаточно для того, чтобы покрыть всю поверхность планеты слоем толщиной 53 см. Если эта масса растает, то уровень океана поднимется на 64 м. В Антарктике и Гренландии находится 99% льда.

Общая масса воды составляет 1/4000 массы Земли (около 1,51015т). Вода находится в трех фазовых состояниях: твердом, жидком и газообразном (табл. 5).

Таблица 5 Количество воды на Земле

Фазовое состояние Количество, трлн т Доля от общей массы, %
Жидкая вода Твердая вода Водяные пары атмосферы 1,15 106 0,3 106 12,4 98,85 2,15 85 104

Мировой океан - основная часть гидросферы. Средняя глубина вод океана составляет 3,8км, общий объем воды- приблизительно 1 млрд 340млн км3. Основные характеристики океанов приведены в табл. 6.

Стр. 93

 

В настоящее время годовой водный баланс Мирового океана складывается следующим образом, тыс. км3: расход (испарение воды с поверхности Мирового океана и суши) - 505; приход (осадки) - 458 (90%); речной сток - 47.

Таблица 6 Основные характеристики океанов

Океан Доля от общей массы воды, % Площадь, тыс. км2 Средняя глубина, м Средняя температура, °С Подъем уровня воды, мм в год
Тихий Атлантический Индийский Северный Ледовитый 52,8 24,7 21,3   1,2 91655 76174   4028 3627 3897   19,4 16,5 17,0   -0,8 1,5 1,7 0,9   -

Современный уровень Мирового океана установился около 7000 лет назад. Колебания уровня за последние 200 млн лет, по данным геологических исследований, составили не более ±100 м относительно современного.

Средняя продуктивность океана невелика и соизмерима с продуктивностью пустыни. Высокой продуктивностью отличаются только 17% поверхности океана. Это зоны, в которых солнечные лучи достигают дна (глубины не более 500 м, коралловые рифы, мелководья). Около половины поверхности Мирового океана - биологическая пустыня. Более 2/3 биомассы живых организмов сосредоточенно на глубине до 500 м.

Подземными водами называют все воды, находящиеся под земной поверхностью. В глубине Земли воды больше, чем на поверхности. По примерным оценкам, количество подземной воды составляет 28,5 млрд км3, что почти в 15-20 раз больше, чем в Мировом океане. Неразрывная связь всех вод Земли позволяет заключить, что подземная вода является основным резервуаром, из которого пополняются поверхностные моря и океаны.

Всю подземную гидросферу можно разбить на 5 зон:

1. Криозона - зона «твердой воды» (область льдов). Глубины, до которых простираются льды, неизвестны. Область их распространения охватывает северные районы Евразии и Америки, Антарктиду. Криозона включает не только лед, но и жидкие рассолы, замерзающие при низких температурах (могут отвечать за образование вечной мерзлоты). Толщина крио-зоны достигает 1 км.

Стр. 94

 

2. Зона «жидкой воды». Охватывает практически всю земную кору. Количество воды соизмеримо с содержанием ее в Мировом океане.

3. Зона парообразной воды. Ограничена слоями с температурой 450-700 °С. Простирается до глубины 160 км, давление достигает 5 ГПа.

4. Зона мономерных молекул воды. Охватывает слои с диапазоном температур 700-1000 °С и давлением до 10 ГПа. Граница доходит до глубины 270 км.

5. Зона «плотной воды». Простирается до глубины 3000 км и охватывает всю мантию с температурой 1000-4000 °С и давлением до 120 ГПа. Вода полностью диссоциирована на ионы водорода и кислорода и в обычном смысле, конечно, отсутствует.

Атмосфера Земли - это ее газовая (воздушная) оболочка, распространяющаяся до высот более 100 км.

С атмосферой человек связывает свои представления о погоде и климате, так как последние непосредственно влияют на живые организмы.

Масса атмосферы около 5 1018 кг, причем половина воздуха сосредоточена на высотах ниже 6 км. По оценкам ученых, возраст воздушной оболочки составляет несколько миллиардов лет.

Условная верхняя граница атмосферы располагается там, где ее плотность оказывается равной платности газов межпланетного пространства, -на высоте около 1000-1200 км (где еще наблюдаются полярные сияния).

Атмосфера вращается вместе с Землей. У поверхности Земли современная атмосфера состоит (в весовых процентах) из азота (78%), кислорода (21%), инертных газов и водорода (0,94%), углекислого газа (0,03%) и в небольших количествах содержит О3, СО2, NH3, СН4, SО2 др. Воздух в атмосфере загрязнен: даже над открытым морем в 1 см3 воздуха содержится более 1000 пылинок. В атмосферу с земной поверхности непрерывным потоком поступают всевозможные примеси, порождаемые геохимическими и биологическими процессами, а также человеческой деятельностью. Прежде чем вернуться на Землю, в почву или воды, эти вещества вместе с потоками воздуха странствуют в атмосфере, участвуя в микрохимических и микрофизических процессах.

Стр. 95

 

Основными процессами в атмосфере являются солнечная радиация и конвективный обмен. Исследования атмосферы сводятся к выявлению в ней изотерм и изобар (линий и поверхностей системы координат, соответствующих постоянным температуре и давлению), а также аналогичных линий, характеризующих распределение влагосодержания. В атмосфере имеются свои узловые регионы с устойчивыми минимумами и максимумами температуры и давления, например исландский и алеутский минимумы давления. Именно в районе исландского минимума обычно зарождаются циклоны, проходящие через всю Европу с запада на восток. Кроме того, существуют области, в которых слабое давление летом сменяется повышенным давлением зимой (Восточная Сибирь).

По характеру изменения температуры с высотой в атмосфере выделяют 5 сфер: тропосферу (до 20 км); стратосферу (до 55 км); мезосферу (до 90 км); ионосферу (до 800 км); экзосферу (2000-3000 км).

Тропосфера простирается около полюсов на 8-10 км, около экватора -на 16-19 км, т. е. зависит от географической широты. В тропосфере находится 75% всей массы воздуха. В ней из-за постоянного перемешивания воздуха образуются облака, дождь, снег, град, ветер. Поэтому тропосферу называют «фабрикой погоды». С высотой температура воздуха в тропосфере убывает примерно на 1 градус на каждые 200 м. На верхней границе тропосферы средняя годовая температура равна - 50-70 °С.

В лежащей выше стратосфере температура воздуха медленно растет и на верхней границе достигает 0 °С. О температуре уже можно говорить только как о мере энергии частиц. Концентрация частиц в стратосфере в 100 раз меньше, чем у поверхности Земли. Водяного пара в стратосфере нет. Здесь на высоте от 20 до 30 км лежит озоновый слой. Между стратосферой и тропосферой за счет конвекции происходит постоянный обмен воздушными массами. Поэтому стратосферу иногда называют «кладовой погоды».

Следующий слой - мезосфера. При увеличении высоты температура падает до - 70-80 °С. На высоте 80 км образуются серебристые облака.

Выше мезосферы располагается ионосфера (до 800 км), которая состоит преимущественно из заряженных частиц, обладающих способностью отражать короткие радиоволны, что позволяет осуществлять дальнюю радиосвязь. Температура характеризуется непрерывным повышением. Так, при подъеме с высоты 150 км до 500-600 км температура изменяется от 220 до 1500 °С.

Стр. 96

 

 

Внешняя оболочка - экзосфера - простирается от ионосферы до высоты 2000-3000 км, при этом температура с ростом высоты продолжает увеличиваться до 2000 °С.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 619; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.023 сек.