Пошукова робота на тему:
Поняття природного середовища.
Природне середовище – це мегаекзосфера постійних взаємодій і
взаємопроникнення елементів і процесів чотирьох її складових екзосфер
(приповерхневих оболонок, геосфер): атмосфери, літосфери, гідросфери й
біосфери – під впливом екзогенних (зокрема космічних) та ендогенних
факторів і діяльності людини.
Кожна з екзосфер має свої складові елементи, структуру та особливості.
Три з них – атмосфера, літосфера й гідросфера – утворені неживими
речовинами і є ареалом функціонування живої речовини – біоти – головного
компоненту четвертої складової довкілля – біосфери.
АТМОСФЕРА
Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні
в космічний простір приблизно на 3000 км.
В історії розвитку Землі склад атмосфери не був сталим. Історія
виникнення та розвитку атмосфери досить складна й тривала. Склад і
властивості атмосфери неодноразово змінювалися, але протягом останніх 50
млн. років, як вважають вчені, вони стабілізувалися.
Під час утворення Землі виникла первинна атмосфера. Вулканічна
діяльність створила вторинну атмосферу, в якій були азот, водяна пара,
вуглекислий газ, але майже не було кисню. Потім вода конденсувалася в
Світовий океан. Сучасна атмосфера почала формуватися з моменту
зародження життя на Землі, тобто близько 3 млрд. років тому. Вчені
вважають, що близько 50 млн. років стабілізувався її сучасний склад.
Сучасна атмосфера складається з таких основних компонентів:
? азот (78%);
? кисень (21%);
? аргон (0,93%);
? вуглекислий газ (0,03%);
? малі домішки: водень, гелій, неон, криптон, метан (0,009%).
Крім того у атмосфері є пари води, вміст яких коливається від 0,2% (в
полярних широтах) до 3% (біля екватора). В атмосфері є аерозолі –
завислі у повітрі дрібні тверді і рідкі частки різних речовин. Вміст
аерозолів дуже змінюється.
Азот – основна складова частина атмосфери. Його маса 3,7*1015т. Основна
маса атмосферного азоту знаходиться у малоактивному молекулярному стані.
Азот надходить у атмосферу з вулканічними газами, утворюється з сполук
азоту під час грозових розрядів і при дії ультрафіолетового
випромінювання Сонця. Сполуки азоту потрапляють в атмосферу в наслідок
діяльності людини (спалювання різних видів палива).
Кисень – активний окислювач, який бере участь в хімічних реакціях у
гідросфері, літосфері і біосфері. Його маса у атмосфері 1,5х1015т.
Основне джерело кисню – фотосинтез зелених рослин. Близько 80% усього
кисню в атмосфері постачає морський фітопланктон, 20% – виробляє наземна
рослинність, переважно тропічні ліси. За рахунок діяльності людини вміст
кисню в атмосфері щорічно зменшується на 10 млрд. тонн.
Вуглекислий газ – є обов’язковою речовиною для фотосинтезу рослин. Цей
газ утворюється під час спалювання палива, гниття органічних решток,
виділяється з вулканічними газами. Діяльність людини призводить до
збільшення вмісту СО2. Це зумовлює підвищення середньорічної температури
– виникає парниковий ефект.
Водяна пара потрапляє в атмосферу внаслідок випаровування вологи з
поверхні Землі. 90% всієї водяної пари міститься в нижньому
п’ятикілометровому шарі атмосфери., вище 10-12 км водяної пари дуже
мало.
Аерозолі, що містяться в атмосфері поділяються на: сульфатні
вулканічного і промислового походження, мінеральні (пил), вуглеводневі
(сажа) і морські (частинки морських солей). Частки аерозолів зумовлюють
пониження температури Земної поверхні. Аерозолі утримуються в атмосфері
протягом днів і тижнів, а іноді роками (радіоактивний пил).
Маса сучасної атмосфери становить 5,3 .1015 т, тобто 1 мільйонну частину
маси Землі. Приблизно 50% маси атмосфери знаходиться в її нижньому 5-ти
км шарі, 75% – в 10- ти км, 90% – в 16-ти км.
Екологічне значення атмосфери:
? захищає всі живі організми Землі від згубного впливу космічних
випромінювань і ударів метеоритів;
? регулює сезонні і добові температурні коливання;
? врівноважує й вирівнює добові коливання;
? через атмосферу відбуваються фотосинтез і обмін енергії –
головні процеси біосфери;
? впливає на водний баланс і режим поверхневих та підземних вод;
? для деяких організмів (бактерії, літаючі комахи, птахи та ін.)
атмосфера є основним середовищем життя.
Якби атмосфери не існувало, то коливання добової температури на Землі
досягало б ±200°С. Атмосфера є не лише життєдайним “буфером” між
Космосом і поверхнею нашої планети, носієм тепла та вологи, а й впливає
на характер і динаміку всіх екзогенних процесів, що відбуваються в
літосфері (фізичне та хімічне вивітрювання, діяльність вітру, природних
вод, мерзлоти, льодовиків).
Розвиток гідросфери також значною мірою залежав від атмосфери через те,
що водний баланс і режим поверхневих і підземних басейнів і акваторій
формувався під впливом режиму опадів і випаровування. Процеси гідросфери
і атмосфери тісно пов’язаніміж собою.
Шари атмосфери. За характером змін температури атмосферу ділять на
тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу і екзосферу. Ці сфери
розділені шарами, які називаються паузами: тропо-, страто-, мезо- і
термопаузи.
Будову (структуру) атмосфери та основні характеристики її складових
частин схематично можна представити у вигляді таблиці 1 та
проілюструвати рис.8:
Таблиця
Будова атмосфери
Назва шару атмосфери Висота, км Температура 0С Тиск, х 133 Па
( мілібар, 1мб =
0,75 мм рт.ст.)
Вище 2000 (3000) км і до 20000 км – воднева геокорона
Екзосфера 3000-800 Газо кінетична, 1000 – 2000
Термосфера (іоносфера) 800 – 100 Газо кінетична, 1000 (на вис.100 км
переходить через 0, а на вис.150 км +200 … 200 км – 500, 600 км –
1500) 1,9 – 8,0
Мезопауза ~ 90 – 75 … 0 4 – 5
Мезосфера 0 …-75 0,01
Стратопауза ~50 0 – …+10 0,2 -0,8
Стратосфера
На висоті 30-35 (22-27) км озоновий шар тов-щино, 0,23-0,52 км до 50
верх: +10…+20
низ: -75…-80
9,5 – 42
Тропопауза ~10-15 42
Тропосфера (90% маси) 8-на полюсах
18- екватор верх -80
низ + 30
0,6 на 0,1 км 760
(на рівні моря -1013 на вис 16 км -100 )
Рис.8. Будова атмосфери
З висотою різко зменшуються щільність і тиск атмосфери, а температура
змінюється нерівномірно й складно. Зміна температури в межах атмосфери
на різних висотах пояснюється неоднаковим поглинанням сонячної енергії
газами. Найінтенсивніше теплові процеси протікають у тропосфері, причому
атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океану та суші.
Тропосфера – найближчий до нас нижній шар атмосфери. Висота верхньої
межі тропосфери залежить від температури: зимою вона ближче до земної
поверхні, літом – дальше. Протягом доби коливання можуть сягати кількох
кілометрів. Нагрівається за рахунок тепла нагрітої Сонцем земної
поверхні. В тропосфері міститься до 80% вологи всієї атмосфери.
Характерне постійне вертикальне перемішування повітря, – тут утворюються
хмари, звідси випадають опади.
Тропопауза – її температура і висота змінюються зі зміною широти – від
екватора до полюсів тропопауза знижується.
Стратосфера характеризується низьким тиском, розрідженням повітря,
повною відсутністю водяної пари і значним вмістом озону – до 10-5 г/г
повітря. Озоновий шар поглинає близько 97% ультрафіолетового компонента
сонячної радіації, небезпечного для живих організмів.
Через різницю температури повітря над екватором і полюсами в
стратосфері відбуваються значні горизонтальні переміщення повітряних мас
зі швидкістю до 300 км/год.
В мезосфері продовжується зниження тиску повітря і температури з
висотою. Розріджене повітря дуже іонізується, – тут виникають, так
звані, сріблясті хмари.
В мезопаузі температура починає підвищуватись. Вважають, що вітер на
цих висотах часто змінює напрямок і має швидкість до кількох сотень
кілометрів за год.
В термосфері швидкість руху частинок газу досягає дуже високих значень,
але дякуючи великому розрідженню простору їх зіткнення буває дуже рідко.
Термосфера – це сфера розрідженого іонізованого газу – переважно кисню
(за даними, одержаними за допомогою штучних супутників Землі). Тому її
називають іоносферою. Іонізація є причиною високої електропровідності
термосфери, в ній проходять потужні електричні струми. В термосфері на
висоті 320-400 км виникають, так звані, полярні сяйва. Вважають, що
причина їх появи – це бомбардування розріджених газів термосфери потоком
корпускулярної сонячної радіації.
Екзосфера- це зовнішня сфера Землі. Її називають також сферою
розсіювання. Швидкість руху газів в екзосфері наближається до критичної
– 11,2 км/с, тому вони розсіюються в міжпланетний простір. Це в першу
чергу відноситься до водню, який переважає в складі екзосфери. Водень
перемагає земне тяжіння і виноситься в космос – до 4-6 тис. т за рік,
утворює, так звану, “водневу або гео- корону“ Землі, яка закінчується на
висоті 20 000 км. Газовий склад земної атмосфери, в першу чергу водень,
поповнюється за рахунок дегазації мантії. З космосу в атмосферу Землі
поступають потоки плазми, що викидаються Сонцем, і космічний пил.
геокорона поступово переходить у міжпланетний вакуум.
Складові атмосфери. Однією з найголовніших складових атмосфери є водяна
пара, яка має велику просторово-часову мінливість і зосереджена
переважно в тропосфері.
Важливою змінною складовою атмосфери є також вуглекислий газ, мінливість
вмісту якого пов’язана з життєдіяльністю рослин, його розчинністю в
морській воді та діяльністю людини (промислові й транспортні викиди).
Останнім часом дедалі більшу роль у атмосфері відіграють аерозольні
пилуваті частки – продукти людської діяльності, які можна виявити не
лише в тропосфері, але й на великих висотах (щоправда, в мізерних
концентраціях). Фізичні процеси, що відбуваються в тропосфері, дуже
впливають на кліматичні умови різних районів Землі.
Літосфера
Літосфера – це зовнішня тверда оболонка Землі, яка включає всю земну
кору з частиною верхньої мантії Землі й складається з осадових,
вивержених магматичних (до 95%) і метаморфічних порід.
Товщина літосфери в різних місцях земної кулі різна:
? на континентах – 25-200 км;
? під океанами – 5-100 км.
Найглибші шахти, пройдені людьми, сягають глибин 3-4 км, найглибша в
світі свердловина (пройдена на Кольському півострові) досягла глибини 12
км. Про стан і будову більш глибоких зон літосфери нам відомо лише на
основі побіжних методів, таких як сейсмо- та електророзвідка,
гравіметрія тощо.
Значення літосфери:
? на її поверхні живе більшість рослинних і тваринних організмів,
у тому числі й людина;
? верхня тонка оболонка літосфери на материках – це грунти, що
забезпечують умови життя для рослин і є основною умовою для отримання
продуктів харчування людей середовище для мінеральних ресурсів;
? літосфера є джерелом отримання корисних копалин – енергетичної
сировини, руд металів, мінеральних добрив, будівельних матеріалів тощо.
Геологічна будова Землі:
? ядро;
? мантія;
? кора.
Земля має радіус 6370 км; середню густину – 5,5 г/см3.
Нижня межа літосфери нечітка й визначається за різким зменшенням
в’язкості порід, збільшенням їхньої густини й іншими геофізичними
характеристиками. З глибиною збільшується тиск від 13 тис. атм (50 км)
до 3,5 млн. атм (в центрі). Температура в центрі Землі досягає 30000С.
Земна кора – це досить тонка верхня оболонка Землі, яка і становить
всього близько 1% маси Землі. Земна кора на континентах тришарова
(осадочні породи, гранітні, базальтові), має товщину 40-80 км, а під
океанами двошарова (осадочні та базальтові породи) товщиною 5-10 км, в
острівних зонах, на межах океанів – перехідний тип земної кори.
Найбільшу товщину земна кора має в гірських районах (під Гімалаями 75
км), середню в районах платформ (30-40 км), найменшу в центральних
районах океанів (5-7 км).
Вісім елементів – кисень, кремній, водень, алюміній, залізо, магній,
кальцій, натрій – утворюють 99,5% земної кори, на долю кисню і кремнію
припадає 75%.
Шари земної кори:
1. Осадовий, утворений осадовими породами (пісок, глина, гіпс, кам’яна
сіль, фосфорити, доломіти, вугілля, нафта, торф. Потужність цього шару
3км, середня густина – 2.5г/см3.
2. Гранітний, утворений переважно кислими магнетичними породами (граніт,
ліпарит, ліпаритовий порфірит, кварц, рогова обманка).
3. Базальтовий, утворений основними магматичними породами (базальт,
габбро, олівін). Потужність цього шару 30км, густина – 2.8-2.9 г/см3.
Актуальність екологічного вивчення літосфери зумовлена тим, що
літосфера є середовищем усіх мінеральних ресурсів, одним з основних
об’єктів антропогенної діяльності, через значні зміни якого розвивається
екологічна криза.
Земна кора виплавилась з мантії в процесі тривалої фізико-хімічної і
гравітаційної диференціації, – так утворився гранітний і базальтовий шар
земної кори. Осадовий шар виник в результаті руйнування гранітів і
базальтів в процесі вивітрювання.
У верхній частині земної кори розвинені ґрунти, значення яких для
людини важко переоцінити.
Грунти – це органо-мінеральний продукт багаторічної (від 100 до 1000
років) спільної діяльності живих організмів, води, повітря, сонячного
тепла та світла – є одними з найважливіших природних ресурсів.
Залежно від кліматичних і геолого-географічних умов ґрунти мають товщину
від 15-25 см до 2-3 м.
З різними породами земної кори і з її тектонічними структурами
пов’язані різні корисні копалини: горючі, металічні, будівельні, а також
ті, що є сировиною для хімічної та харчової промисловості.
У межах літосфери періодично відбувалися і відбуваються грізні
екологічні процеси: виверження вулканів, землетруси, зсуви, селі,
обвали, ерозія, – вони мають величезне значення для формування
екологічних ситуацій у певному регіоні планети, а іноді призводять до
глобальних екологічних катастроф.
Гідросфера
Гідросфера – це водяна сфера (оболонка), це сукупність океанів, морів,
вод континентів і льодовикових покривів.
Загальний об’єм природних вод становить 1,39 млрд. км3 – 1/780 частину
об’єму планети. З 510 млн. км2 загальної поверхні землі 71% (361 км2)
вкрито водою. Маса гідросфери – 1.39х109т, що становить 0.023% від маси
Землі.
Екологічне значення гідросфери:
? середовище в якому зародилось життя;
? основна складова частина всіх живих організмів, середовищем
життя багатьох з них;
? головний агент-переносник глобальних біоенергетичних
екологічних циклів;
? основний механізм здійснення взаємозв’язків усіх процесів у
екосистемах – обмін речовину, теплорегуляції, росту біомаси;
? водяна пара виконує роль фільтра сонячної радіації; нейтралізує
екстремальні температури;
? найважливіша мінеральна сировина, головний природний ресурс
споживання;
? води Світового океану є основним кліматоутворюючим фактором,
основним акумулятором сонячної енергії;
? формування поверхні Землі, її ландшафтів.
В Світовому океані зосереджено 98,3% гідросфери, вона гіркувато-солона,
не придатна для пиття і технічних потреб. Солоність океанічних вод
становить 35 0/00 (тобто в 1 л океанічної води міститься 35 г солей).
Найсолоніша вода в Мертвому морі — 2600/00 (людина вільно лежить на
поверхні цієї води, не занурюючись в неї), у Чорному морі — 18 0/00,
Азовському — 12 0/00.
Вчені вважають, що хімічний склад океанічних вод дуже схожий до складу
людської крові – в них містяться майже всі відомі нам елементи, але,
звичайно, в різних пропорціях. 95,5% всієї маси елементів океанічної
води припадає на 4 елементи : кисень, водень, хлор і натрій. У водах
Світового океану розчинено багато газів, з яких найважливішими є кисень
та вуглекислий газ. Загальна маса вуглекислого газу в океанічних водах
перевищує його масу в атмосфері близько в 60 разів.
Запаси прісної води становлять ~35 млн. км3. Ця вода розподілена по
земній кулі дуже нерівномірно і в деяких районах її запаси вже
вичерпані. Основна кількість прісної води (75%) зосереджена у льодових
покривах Антарктиди і Гренландії, гірських льодовиках і айсбергах, у
зоні вічної мерзлоти. З усієї прісної води лише 0.6-1% перебуває в
рідкому стані. 20% усієї прісної води зосереджено у озері Байкал.
Основним джерелом водопостачання для людства є річковий стік.
Прісні води річок та озер становлять всього 4-5 млн. км3, тобто ~0,26%.
Дуже багато використовується води для комунально-побутових потреб в
великих містах 200-600 л на добу на 1 людину, причому незворотні втрати
становлять до 17% від забору води.
Підземні запаси води становлять ~40 млн. км3. Залежно від складу порід
та глибини залягання підземні води мають різноманітний хімічний склад.
Залежно від вмісту солей підземні води поділяються на:
– сульфатні;
– сульфатно-натрієві;
– гідрокарбонатно-кальцієві;
– хлоридно-натрієві.
Іноді вони містять газовий компонент. Деякі мінералізовані підземні води
мають лікувальні властивості.
Мінеральні та термальні підземні води мають велике бальнеологічне
значення, є одним з рекреаційних елементів природного середовища.
Земна кора – тонка верхня оболонка Землі. Вона має товщину на
континентах 40-80км і під океанами 5-10км і становить 1% від маси Землі.
У складі земної кори переважають 8 елементів: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K,
Mg. Найважливіший вміст кремнію і алюмінію. Породи, які утворюють земну
кору Е.Зюсс назвав “сіль” (Sial). Від мантії земна кора відділена
поверхнею Мохоровичича (за прізвищем вченого, якій її встановив).
Виділяють два типи земної кори:
1. Материковий – земна кора тришарова (осадові породи, граніти і
базальти). Потужність 40-80км.
2. Океанічний – земна кора двошарова, гранітний шар відсутній (або дуже
тонкий) і осадові породи залягають на базальтовому шарі. Потужність 5-10
км.
Також, розрізняють перехідний тип земної кори – острівний.
Мантія – складається з окису кремнію і оксидів магнію і заліза. Згідно
Е.Зюссу – це “сіма” (Sima). Внаслідок великого тиску речовини в мантії
дуже щільні. Тиск у мантії з глибиною зростає і на межі з ядром
становить 1.3 млн.ат. щільність у верхніх шарах мантії 3.5 г/см3, на
межі з ядром 5.5 г/см3. температура речовин у мантії на глибині 100км
+500?С, на межі з ядром +3800?С. Незважаючи на таку високу t, речовини у
мантії у твердому стані.
Мантія поділяється на верхню і нижню. Межа між ними знаходиться на
глибині 900-1000км. Нижня мантія – найбільш спокійна частина Землі. У
верхній мантії виникають зміни, які зумовлюють вулканічну діяльність і
землетруси.
Верхній шар мантії – астеносфера (80-200 км) знаходиться у майже
розплавленому стані і при пониженні тиску перетворюється на магму. Магма
піднімається вверх і може виливатись на поверхню Землі.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter