Географическая оболочка земли или ландшафтная оболочка, сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Характеризуется сложным составом и строением. Вертикальная мощность географической оболочки составляет десятки километров. Целостность географической оболочки определяется непрерывным энерго- и массообменом между сушей и атмосферой, Мировым океаном и организмами. Природные процессы в географической оболочке осуществляются за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В пределах географической оболочки возникло и развивается человечество, черпающее из оболочки ресурсы для своего существования и воздействующее на нее.
Верхнюю границу Географическая оболочка проводить по стратопаузе, т.к. до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы. Границу географической оболочка в литосфере совмещают с нижним пределом области гипергенеза. Иногда за нижнюю границу Географическая оболочка принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры. Таким образом, географическая оболочка полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10-11 км ниже поверхности Земли, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25-30 км). Наибольшая толщина географической оболочки близка к 40 км.
Качественные отличия географической оболочки от других оболочек Земли состоит в следующем. Географическая оболочка формируется под действием как земных, так и космических процессов; она исключительно богата разными видами свободной энергии; вещество присутствует во всех агрегатных состояния; чрезвычайно разнообразна степень агрегированности вещества - от свободных элементарных частиц - от атомов, ионов, молекул до химических соединений и сложнейших биологических тел; концентрацией тепла, поступающего от Солнца; наличие человеческого общества.
Основные вещественные компоненты географической оболочки это слагающие земную кору горные породы формой - рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда.
Основные энергетические компоненты это гравитационная энергия, внутреннее тепло Земли, лучистая энергия Солнца и энергия космических лучей. При всей ограниченности набора компонентов сочетания их могут быть весьма многообразными; это зависит и от числа входящих в сочетание слагаемых и от их внутренних вариаций, так как каждый компонент - это тоже очень сложная природная совокупность и главное - от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.
Географическая оболочка присущи следующие важные черты:
1)целостность географической оболочки, обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между её составными частями, поскольку взаимодействие всех компонент связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечёт сопряжённое изменение и всех остальных.
2) Наличие круговорота веществ и связанной с ним энергией, обеспечивающего многократность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффективность при ограниченном объёме исходного вещества, участвующего в этих процессах. Сложность круговоротов различна: одни из них - механические движения (циркуляция атмосферы, система морских поверхностных течений), другие сопровождаются сменой агрегатного состояния вещества (оборот воды на Земле), в-третьих происходит также и его химическая трансформация (биологический круговорот). Круговороты, однако, не замкнуты, и различия между их начальными и конечными стадиями свидетельствует о развитии системы.
3) Ритмика, т. е. повторяемость во времени различных процсссов и явлений. Она обусловлена главным образом астрономическими и геологическими причинами. Выделяется ритмика суточная (смена дня и ночи), годовая (смена времён года), внутривековая (например, циклы в 25-50 лет, наблюдаемые в колебаниях климата, ледников, уровней озёр, водоносности рек и т.п.), сверхвековая (например, смена за каждые 1800-1900 лет фазы прохладно-влажного климата фазой сухого и тёплого), геологическая (циклы каледонский, герцинский, альпийский по 200-240 млн. лет каждый) и т.п. Ритмы, как и круговороты, не замкнуты: то состояние, какое было в начале ритма, в конце его не повторяется.
4).Непрерывность развития географической оболочки, как некоторой целостной системы под влиянием противоречивого взаимодействия экзогенных и эндогенных сил. Следствиями и особенностями этого развития являются: а) территориальная дифференциация поверхности суши, океана и морского дна на участки, различающиеся по внутренним особенностям и внешнему облику (ландшафты, геокомплексы); определяется пространственными изменениями географической структуры; особые формы территориальной дифференциации - географическая зональность, б) полярная асимметрия, т. е. существенные различия природы Географическая оболочка в Северном и Южном полушариях; проявляется в распределении суши и моря (подавляющая часть суши в Северном полушарии), климата, состава животного и растительного мира, в характере ландшафтных зон и т.п.; в) гетерохронность или метахронность развития географической оболочки, обусловленная пространственной разнородностью природы Земли, вследствие чего в один и тот же момент разные территории либо находятся в различных фазах одинаково направленного эволюционного процесса, либо отличаются друг от друга направлением развития (примеры: древнее оледенение в разных районах Земли начиналось и кончалось неодновременно; в одних географических зонах климат становится суше, в других в то же время - влажнее и т.п.).
Географическая оболочка является предметом изучения физической географии.
В результате освоения содержания главы 14 студент должен:
знать
Понятия «географическая оболочка», «природно-территориальный комплекс», закономерности и особенности географической оболочки;
уметь
- различать ПТК по уровню, объяснять причинно-следственные связи между всеми компонентами ПТК;
- адаптировать знания и умения для их использования в профессиональной деятельности;
владеть
Навыком поиска и отбора информации при использовании информационно-коммуникативных средств.
Понятие о географической оболочке
Географическая оболочка - сложная природно-антропогенная система нашей планеты. Это целостная непрерывная наружная оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимодействуют все геосферы: литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера (рис. 14.1).
Впервые представление об этой оболочке было введено в науку в начале XX в., но современное понятие о географической оболочке было разработано лишь в 1930-х гг. академиком Л. А. Григорьевым.
В развитии географической оболочки выделяют три этапа. На первом этапе сформировались земная кора, материки и океаны. Возникли хемотрофные бактерии, а впоследствии - фотосинтезирующие организмы. Второй этап (палеозой, мезозой, кайнозой) знаменателен образованием озонового экрана, формированием гидросферы и атмосферы в современном виде. Произошел качественный и количественный скачок в развитии живого вещества, сформировались почвы. Третий этап связан с появлением человека разумного и продолжается до настоящего времени. Главное отличие этого этапа - воздействие человека на природную среду.
Современный этап развития географической оболочки характеризуется формированием природно-антропогенных систем.
Рис. 14.1.
До настоящего времени вопрос о границах географической оболочки (ГО) является дискуссионным. Верхней границей принято считать озоновый слой, а нижней - подошву коры выветривания. Многие ученые придерживаются точки зрения, что границей географической оболочки можно считать границы распространения живого вещества в ней. Она включает в себя нижний слой атмосферы, гидросферу, верхнюю часть литосферы, живые организмы и слой, в пределах которого проявляется хозяйственная деятельность человека.
Все земные оболочки в приповерхностной части Земли взаимно проникают друг в друга, соприкасаясь и взаимодействуя. Так в результате длительного взаимодействия сформировалась непрерывная оболочка - географическая оболочка.
Географическая оболочка обладает следующими особенностями.
- 1. Вещество существует в трех агрегатных состояниях.
- 2. В географическую оболочку поступают различные виды энергии, за счет которых протекают многообразные процессы. Часть энергии консервируется в недрах Земли (горючие полезные
ископаемые), часть уходит в космическое пространство. Лучистая энергия Солнца превращается в тепловую.
- 3. Вещество в географической оболочке обладает широким диапазоном физических характеристик и химического состава.
- 4. Географическая оболочка явилась местом возникновения и распространения жизни.
- 5. Географическая оболочка - место жизнедеятельности человека.
Географическая оболочка - природный комплекс планетарного масштаба, его целостность определяется непрерывным обменом веществом и энергией между ее разными частями. Структурными частями географической оболочки являются компоненты и природные комплексы.
Компонентами географической оболочки являются: горные породы, вода и воздух, растения и животные и особое образование - почвы. Они участвуют в формировании и естественных, и антропогенных ландшафтов.
Компоненты различаются по физическому состоянию, по химическому составу. Также есть различия по уровню организации: живое (растения и животные), неживое (горные породы, воздух, вода), биокосное (почва). По степени активности компоненты также делятся на устойчивые (горные породы и почва), мобильные (вода и воздух), активные (живые организмы).
Наиболее сложным строением в географической оболочке отличаются тонкие слои прямого соприкосновения и активного взаимодействия частей литосферы, атмосферы и гидросферы. К ним относится, во-первых, поверхность суши (верхний слой литосферы), приземный слой атмосферы, поверхностные и подземные воды. Во-вторых, верхняя толща Мирового океана, в-третьих океаническое дно. В. И. Вернадский назвал эти контактные зоны «пленками жизни», потому что именно здесь наблюдается наибольшая концентрация живого вещества.
Географическая оболочка имеет закономерности: целостность, круговорот вещества, ритмичность, зональность.
Рассмотрим сущность указанных закономерностей.
1. Целостность означает единство географической оболочки, которая обусловлена круговоротом вещества и энергии между компонентами. Географическая оболочка развивается как единое целое.
Целостность означает, что все компоненты географической оболочки взаимосвязаны между собой, и изменение одного компонента неизменно влечет за собой изменение всех остальных. Хозяйственная деятельность человека также оказывает воздействие на компоненты географической оболочки. Поэтому при вмешательстве человека в природу необходимо учитывать такое свойство географической оболочки, как целостность.
- 2. Круговорот вещества в природе - еще одна важная закономерность географической оболочки, благодаря которой в ней происходит обмен энергией. Существуют круговорот воды (большой и малый), круговорот горных пород, азота, циркуляция атмосферы и океанских течений. (Процесс круговорота воды в географической оболочке рассматривается в главе 4.) Однако существует и круговорот воды в океане. Морские течения образуют кольца океанической циркуляции. Крупные течения возникают между экваториальными районами и сороковыми широтами. Под влиянием силы Кориолиса течения отклоняются вправо, двигаются по часовой стрелке в Северном полушарии. Аналогичная картина складывается и в Тихом океане. Круговорот, циркуляция воды в океане поддерживаются компенсационными течениями. Движения воды в океане отражают циркуляцию атмосферы, в которой, следовательно, также наблюдаются круговороты вещества (воздуха). Циркуляция атмосферы в экваториальных широтах и умеренных была рассмотрена детальнее в главе 5. Не следует забывать и о круговороте твердого вещества, горных пород. Магма, поступая на поверхность Земли, превращается в эффузивные, т.е. изверженные горные породы. Под воздействием внешних сил они изменяются, разрушаются, переносятся водой, ветром или льдом в иные места и отлагаются в виде осадочных отложений. Постепенно в процессе метаморфизации они превращаются в метаморфические горные породы, а позже могут опять превратиться в магматические и т.д.
- 3. Ритмичность - еще одна закономерность ГО, которая подразумевает повторяемость явлений во времени. Выделяют ритмы суточные, годовые, внутривековые и др.
Суточная ритмика в природе определяется осевым вращением Земли, следовательно, сменой дня и ночи, когда меняется световой режим (освещенная и неосвещенная часть суток). Суточному ритму подвержена неживая и живая природа (суточный ход температуры воздуха, абсолютной и относительной влажности, процессы фотосинтеза, жизнедеятельность растений и животных).
Годовая ритмика в географической оболочке обусловлена годовым (орбитальным) движением Земли, сменой времен года. В умеренных широтах сезонная ритмика выражена ярко. Ей подвержены температуры воздуха, воды, циркуляция атмосферы, миграции животных.
Существуют также внутривековые ритмы. Наиболее ощутимы для географической оболочки 11-летние ритмы, которые связаны с периодическими изменениями солнечной активности. Отмечаются также и 30-35-летние циклы, их рассматривают как трехкратные 11-летние циклы. Эпохи горообразования, согласно распространенной точке зрения, проявлялись как следствие ритмики 26000-годичного цикла, связанного с изменением угла наклона земной оси к плоскости орбиты.
Важной закономерностью географической оболочки можно считать зональность - закономерное изменение природных компонентов и природных комплексов от экватора к полюсам. Географическая зональность как закон была установлена В. В. Докучаевым.
Зональность объясняется тем, что Земля в течение года занимает разное положение по отношению к Солнцу, следовательно, по-разному освещается и нагревается. Угол падения солнечных лучей на земную поверхность различен, что обусловлено фигурой Земли. При этом различают географическую зональность компонентную (например, температура, ветер, климат) и комплексную (географическую).
Наряду с зональностью основные черты природы конкретного региона определяются азональными факторами (азональностью). Под этим понятием подразумевается распространение какого-либо географического объекта или явления вне связи с зональными особенностями территории, в «нарушение» зональности. Самым ярким примером могут служить течения, например, холодные. Они, проходя вдоль берегов, способствуют понижению температуры воздуха, уменьшению количества атмосферных осадков и, как следствие, образованию береговых пустынь. В горных странах наблюдается высотная поясность - закономерная смена природных компонентов и природных комплексов от подножий гор к вершинам, которая, в основном, определена понижением температуры воздуха с высотой и изменением количества атмосферных осадков. Понятие «вертикальная зональность» несколько шире, так как подразумевает изменение природных комплексов не только с высотой, но и с глубиной (снижение количества тепла и солнечного света).
Наиболее крупные комплексные зональные подразделения географической оболочки называются географическими поясами. Они опоясывают земной шар в широтном направлении. Их обособление происходит благодаря примерно одинаковому количеству солнечной радиации. Поэтому каждый пояс отличается радиационным балансом, циркуляцией атмосферы, скоростью круговорота энергии и вещества, ритмики в природе и пр. Выделяют следующие пояса: экваториальный, два субэкваториальных, два тропических, два субтропических, два умеренных, субарктический и субантарктический, арктический и антарктический.
В пределах географических поясов выделяются природные зоны. Географическая оболочка состоит из природных комплексов разного ранга, размера.
Географическая оболочка Земли включает земную кору до раздела Мохоровичича, гидросферу, нижнюю часть атмосферы до высот примерно 9 км в приполярных широтах и до высот приблизительно 16 км - в тропических широтах (данный слой атмосферы носит название «тропосфера», в нем сосредоточено около 90% всей массы атмосферы, состав воздуха здесь таков: азот - 78,08%, кислород - 20,4%, аргон - 0,93%, углекислый газ - 0,03%), биосферу.
Для географической оболочки характерна тесная связь между всеми входящими в нее частями. Поэтому возможны случаи, когда небольшие изменения какого-то одного из компонентов приводят к изменениям других и даже всего природного комплекса в целом. Следовательно, географическая оболочка имеет высокую чувствительность к внешним возмущениям, которые могут вызывать достаточно серьезные последствия. Характерной особенностью географической оболочки является ее ритмичность, т.е. повторяемость сходных явлений во времени. Ритмы могут быть очень короткими и длительными (миллионы лет).
В ритмике явлений природы выделяются две формы: периодическая и циклическая. Периодами называют ритмы одинаковой продолжительности. Примерами таких ритмов являются: время оборота Земли вокруг своей оси, время оборота Земли вокруг Солнца. Циклами называют ритмы, продолжительность которых меняется. Как правило, продолжительность циклов характеризуется их средней продолжительностью. Например, наибольшее число пятен на поверхности Солнца повторяется в среднем через каждые 11 лет, но фактически промежутки между двумя максимумами могут быть от 9 до 14 лет.
К ритмам с переменной продолжительностью относят опускание и поднятие суши, чередование ледниковых периодов, наступление и отступление океанов. Важной закономерностью структуры географической оболочки является географическая зональность. Она проявляется в определенной последовательности, смене разных типов ландшафтов и в образовании географических поясов и зон.
Напомним, что ландшафт - это одно из основных понятий комплексной физической географии. Термин «ландшафт» бы взят из разговорного немецкого языка (die Landschaft) (от land - земля, schaft - взаимосвязь). В географическую литературу ландшафт как специальный термин был введен немецкими географами в начале XIX в. Признание нашло предложение Н.А. Солнцева именовать ландшафт природнотерриториальным комплексом (ПТК).
В настоящее время в литературе имеются три трактовки ландшафта:
- 1) территориально ограниченный участок земной поверхности, характеризующийся единством и взаимосвязью входящих в него компонентов;
- 2) обобщенное типологическое понятие физико-географических комплексов;
- 3) общее понятие, синоним региональных и типологических комплексов любого таксономического ранга (таксономическая единица - система соподчиненных региональных и типологических ландшафтных комплексов).
Пояс географический - крупнейшая единица зонального подразделения географической оболочки, которая обладает общими чертами ландшафта, обусловленными величиной радиационного баланса и особенностями глобальных атмосферных процессов.
Зоны географические - это крупные части географического пояса, которые характеризуются господством в плакорных условиях (плакор - возвышенно-равнинные экспозиции, почвы, растительность которых наиболее точно выражают зональные черты ландшафта данной зоны) какого-то одного типа ландшафта - степного типа ландшафта в степной зоне, таежного - в зоне тайги и др.
Ведущую роль в формировании географических зон играет дифференциация гидротермических условий, т.е. соотношения тепла и влаги внутри географического пояса. Гидротермические условия часто зависят не от широты места, а от циркуляции атмосферы, поэтому протяженность зон не всегда является широтной. При крупных территориальных размерах каждая географическая зона имеет относительное единство природных условий, в частности климата, глубины залегания грунтовых вод, растительности, почв.
Географической зональности подчиняются гидрологические, климатические, почвенные, геоморфологические и другие процессы. Смена зон главным образом обусловлена распределением солнечной энергии, т.е. наклоном эклиптики (эклиптика - видимый годичный путь движения Солнца по небесной сфере) к экватору.
К основным закономерностям структуры географической оболочки Земли относят и азональность. Она наряду с зональностью определяет распределение какого-то явления вне связи с зональными особенностями территории. Заметим, что вся история развития географии связана с постепенным переходом от описательных методов к динамическим, т.е. в настоящее время географы не только констатируют наличие каких-то явлений, но и стремятся выявить динамику этих явлений, а также их причинно-следственные связи. Отметим также, что в настоящее время география широко использует в своих изысканиях математические методы.
биосфера ноосфера техногенез
Наиболее общим объектом изучения географической науки является географическая оболочка. Термин «географическая оболочка» был предложен известным географом А.А. Григорьевым в 1932 г.
Географическая оболочка - самый большой на Земле природный комплекс, в котором литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, сложно переплетаясь, взаимодействуют между собой, проникают друг в друга, обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. В пределах оболочки как бы лежащей на границе планеты и космоса действуют как космические, так и внутренние силы. Одно из важнейших свойств географической оболочки - наличие веществ (прежде всего воды) одновременно в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они могут иметь свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими или неорганическими.
Процессы, протекающие в географической оболочке, многообразны, тесно связаны между собой и могут быть легко нарушены. Они еще недостаточно изучены и значение их крайне важно для сохранения Земли и выживания человека. Географическая оболочка уникальна прежде всего тем, что в ней действуют, переплетаясь между собой, взаимно дополняя друг друга или сталкиваясь как противоположные, разные формы энергии: часть - земного, часть - космического. Обилие энергии порождает различные процессы - геологические, биологические, физические и химические. Мы говорим о том, что на земной поверхности происходит противоборство внешних и внутренних сил. Причем одни из них стремятся установить равновесие. Например: сила тяжести, с которой связаны и выравнивание рельефа, и стекание воды с его понижения. С силами притяжения Луны и Солнца связаны приливы и отливы. Среди внутренних источников энергии на первом месте стоит распад радиоактивных веществ, с которым связаны образование гор и движение литосферных плит, землетрясения и извержение вулканов, деятельность гейзеров, горячих источников. Все эти процессы сопровождаются обезвоживанием и дегазацией недр, т.е выносом воды и газов на земную поверхность. Немалую роль играет и то, что Земля как общий магнит образует магнитное поле, которое влияет не только на процессы притяжения, но и на поведение электрических зарядов в атмосфере. Космическая энергия достигает поверхности Земли в виде различных излучений, из которых главенствует солнечная. Ее поступает очень много. Значительная часть солнечной энергии отражается обратно в космос. В солнечной энергии связаны два важнейших процесса, которые и создают на Земле уникальную оболочку. Это - круговорот воды и развитие жизни. Границы географической оболочки не выражены четко и проводятся различными учеными по - разному, так как основы для ее деления отличаются. Но чаще все проводят следующие границы.
Рис.1
К географической оболочке относится слой атмосферы, в котором отмечается наличие пыли, преимущественно вулканического происхождения, паров воды и могут существовать организмы. Высота этого слоя достигает 25-30 км, т.е. в состав географической оболочки входит тропосфера и нижние слои стратосферы. В литосфере к географической оболочке относится только часть земной коры, которая простирается от поверхности Земли до глубины несколько сотен метров, иногда до 4-5 км. Именно до этой глубины прослеживается воздействие атмосферы и гидросферы на литосферу. В состав географической оболочки входит почти вся гидросфера, за исключением незначительной ее части, которая находится на большой глубине. Самая большая часть географической оболочки - биосфера - одна из оболочек Земли, состав, свойства и процессы которой обусловлены деятельностью живых организмов. То есть, в основе выделения границ биосферы находится деятельность живых организмов, а в основе географической оболочки - наличие взаимодействия основных частей (сфер). Поэтому основные параметры биосферы и геосферы могут не совпадать. Относительно соотношения биосферы и географической оболочки Земли нет единого мнения. Если брать за основу наличие или отсутствие бактерий, то сфера обитания последних выходит за границы географической оболочки, так как споры бактерий обнаружены значительно выше тропосферы, а в нефтеносных слоях литосферы бактерии обнаружены на глубинах до нескольких километров. В пределах суши географической оболочки отдельные ученые выделяют ландшафтную сферу. Это небольшой по мощности слой (от 5-10 м в тундре, до 100-150 м в тропиках), включающий верхнюю часть коры выветривания, почву, растительность, животный мир, приземный слой воздуха, поверхностные и грунтовые воды.
Географи́ческая оболо́чка - в российской географической науке под этим понимается целостная и непрерывная оболочка Земли, где её составные части: верхняя часть литосферы (земная кора), нижняя часть атмосферы (тропосфера, стратосфера, гидросфера и биосфера) — а также антропосфера проникают друг в друга и находятся в тесном взаимодействии. Между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией.
Верхнюю границу географической оболочки проводят по стратопаузе, так как до этого рубежа сказывается тепловое воздействие земной поверхности на атмосферные процессы; границу географической оболочки в литосфере часто совмещают с нижним пределом области гипергенеза (иногда за нижнюю границу географической оболочки принимают подножие стратисферы, среднюю глубину сейсмических или вулканических очагов, подошву земной коры, уровень нулевых годовых амплитуд температуры). Географическая оболочка полностью охватывает гидросферу, опускаясь в океане на 10-11 км ниже уровня моря, верхнюю зону земной коры и нижнюю часть атмосферы (слой мощностью 25 – 30 км). Наибольшая толщина географической оболочки близка к 40 км. Географическая оболочка является объектом исследования географии и её отраслевых наук.
Несмотря на критику термина «географическая оболочка» и сложности для его определения активно используется в географии и является одним из основных понятий в российской географии.
Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» введено русским метеорологом и географом П. И. Броуновым (1910). Современное понятие разработано и введено в систему географических наук А. А. Григорьевым (1932). Наиболее удачно история понятия и спорные вопросы рассмотрены в трудах И. М. Забелина.
Понятия, аналогичные понятию географической оболочки, есть и в зарубежной географической литературе (земная оболочка А. Гетнера и Р. Хартшорна, геосфера Г. Кароля и др.). Однако там географическая оболочка рассматривается обычно не как природная система, а как совокупность природных и общественных явлений.
Существуют другие земные оболочки на границах соединения различных геосфер.
2 СТРУКТУРА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ
Рассмотрим основные структурные элементы географической оболочки.
Земная кора - это верхняя часть твёрдой земли. От мантии отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн - границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30-50 км на континентах. Бывает два типа коры - континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга. Кинематику этих движений описывает тектоника плит. 
Рисунок 1 – Структура заемной коры
Кора есть на Марсе и Венере, Луне и многих спутниках планет-гигантов. На Меркурии, хотя он и принадлежит к планетам земной группы, кора земного типа отсутствует. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.
Масса земной коры оценивается в 2,8·1019 тонн (из них 21 % - океаническая кора и 79 % - континентальная). Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли
Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой.
Толщина океанической коры практически не меняется со временем, поскольку в основном она определяется количеством расплава, выделившегося из материала мантии в зонах срединно-океанических хребтов. До некоторой степени влияние оказывает толщина осадочного слоя на дне океанов. В разных географических областях толщина океанической коры колеблется в пределах 5-7 километров.
В рамках стратификации Земли по механическим свойствам, океаническая кора относится к океанической литосфере. Толщина океанической литосферы, в отличие от коры, зависит в основном от её возраста. В зонах срединно-океанических хребтов астеносфера подходит очень близко к поверхности, и литосферный слой практически полностью отсутствует. По мере удаления от зон срединно-океанических хребтов толщина литосферы сначала растет пропорционально её возрасту, затем скорость роста снижается. В зонах субдукции толщина океанической литосферы достигает наибольших значений, составляя 120-130 километров.
Континентальная кора имеет трёхслойное строение. Верхний слой представлен прерывистым покровом осадочных пород, который развит широко, но редко имеет большую мощность. Большая часть коры сложена под верхней корой - слоем, состоящим главным образом из гранитов и гнейсов, обладающим низкой плотностью и древней историей. Исследования показывают, что большая часть этих пород образовались очень давно, около 3 миллиардов лет назад. Ниже находится нижняя кора, состоящая из метаморфических пород -гранулитов и им подобных.
Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 25% - на кремний. Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba - составляют 99,8 % массы земной коры.
Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия. Собственно из попыток решения этой задачи и появилась геохимия. Эта задача весьма сложна, поскольку земная кора состоит из множества пород разнообразного состава. Даже в пределах одного геологического тела состав пород может сильно варьировать. В разных районах могут быть распространены совершенно разные типы пород. В свете всего этого и возникла задача определения общего, среднего состава той части земной коры, что выходит на поверхность на континентах. С другой стороны, сразу же возник вопрос о содержательности этого термина.
Следующую попытку определить средний состав земной коры предпринял Виктор Гольдшмидт. Он сделал предположение, что ледник, двигающийся по континентальной коре, соскребает все выходящие на поверхность породы, смешивает их. В результате породы, отлагающиеся в результате ледниковой эрозии, отражают состав средней континентальной коры. Гольдшмидт проанализировал состав ленточных глин, отлагавшихся в Балтийском море во время последнего оледенения. Их состав оказался удивительно близок к среднему составу, полученному Кларком. Совпадение оценок, полученных столь разными методами, стало сильным подтверждением геохимических методов.
Впоследствии определением состава континентальной коры занимались многие исследователи. Широкое научное признание получили оценки Виноградова, Ведеполя, Ронова и Ярошевского.
Некоторые новые попытки определения состава континентальной коры строятся на разделении её на части, сформированные в различных геодинамических обстановках.
Верхняя граница тропосферы находится на высоте 8-10 км в полярных, 10-12 км в умеренных и 16-18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы. Содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м.
За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.
Стратосфе́ра (от лат. stratum – настил, слой) - слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25-40 км от −56,5 до 0,8 С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.
Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15-20 до 55-60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О3) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса О3 составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7-4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца. Разрушение О3 происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO,галогенсодержащими соединениями (в т. ч. «фреонами»).
В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180-200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц и других свечений.
В стратосфере и более высоких слоях под воздействием солнечной радиации молекулы газов диссоциируют - на атомы (выше 80 км диссоциируют СО2 и Н2, выше 150 км - О2, выше 300 км - Н2). На высоте 200-500 км в ионосфере происходит также ионизация газов, на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О+2, О−2, N+2) составляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных частиц. В верхних слоях атмосферы присутствуют свободные радикалы - ОН , НО 2 и др.
В стратосфере почти нет водяного пара.
Тропосфе́ра (др.-греч. τροπή - «поворот», «изменение» иσφαῖρα - «шар»)- нижний, наиболее изученный слой атмосферы, высотой в полярных областях 8-10 км, в умеренных широтах до 10-12 км, на экваторе- 16-18 км.
При подъёме в тропосфере температура понижается в среднем на 0,65 К через каждые 100 м и достигает 180÷220 К (-90 ÷ -53° C) в верхней части. Этот верхний слой тропосферы, в котором снижение температуры с высотой прекращается, называют тропопаузой. Следующий, расположенный выше тропосферы, слой атмосферы называется стратосфера.
В тропосфере сосредоточено более 80% всей массы атмосферного воздуха, сильно развиты турбулентность и конвекция, сосредоточена преобладающая часть водяного пара, возникают облака, формируются иатмосферные фронты, развиваются циклоны и антициклоны, а также другие процессы, определяющие погоду и климат. Происходящие в тропосфере процессы обусловлены, прежде всего, конвекцией.
Часть тропосферы, в пределах которой на земной поверхности возможно зарождение ледников, называется ионосфера.
Гидросфе́ра (от др.-греч. Yδωρ - вода и σφαῖρα - шар) - это водная оболочка Земли.
Она образует прерывистую водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3850 м, максимальная (Марианская впадина Тихого океана) - 11 022 метра. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % - воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров. Масса гидросферы примерно 1,46*10 21 кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода - 8 трлн тонн. Область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще, однако наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые лучами солнца слои, а также прибрежные зоны.
В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше - в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96 % объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2 % - подземные воды, около 2 % - льды и снега, около 0,02 % - поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения.
Биосфе́ра (от др.-греч. βιος - жизнь и σφαῖρα - сфера, шар) - оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».
Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.
Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Существует и другое, более широкое определение: Биосфера - область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.
Биосфера располагается на пересечении верхней части литосферы, нижней части атмосферы и занимает практически всю гидросферу.
Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5-7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10-11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.
Биосферу слагают следующие типы веществ:
Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.
Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
Вещество космического происхождения.
Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой - пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве - панбиосферой.
Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки - атмосферная влага, источником энергии - солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство - более тонкий слой, чем тропосфера). Выше ростирается слой крайне разреженной микробиоты - альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются - парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.
Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши - террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли -литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы - эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов - гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов - теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже - в гипобиосферу. Метабиосфера - все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.
В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни - изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении вода кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, т. е. в жидком состоянии быть не может.
Гидробиосфера - весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами - распадается на слой континентальных вод - аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов - маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя - относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты - афотосфера.