Osvita.ua Вища освіта Реферати Екологія Поняття та характеристики екзосфер. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Поняття та характеристики екзосфер. Реферат

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

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'язані між 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. 1:

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. 1. 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 ґрунти, 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:

  • Осадовий, утворений осадовими породами (пісок, глина, гіпс, кам’яна сіль, фосфорити, доломіти, вугілля, нафта, торф. Потужність цього шару 3км, середня густина - 2. 5г/см3.
  • Гранітний, утворений переважно кислими магнетичними породами (граніт, ліпарит, ліпаритовий порфірит, кварц, рогова обманка).
  • 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.

Ґрунти - 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:

  • Материковий - земна кора тришарова (осадові породи, граніти і базальти). Потужність 40-80км.
  • 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.


30.04.2011

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!