Геосфера как биологическая оболочка Земли

Ми­ни­стер­ст­во об­ра­зо­ва­ния и нау­ки Рос­сий­ской Фе­де­ра­ции

ПЕН­ЗЕН­СКИЙ ГО­СУ­ДАР­СТ­ВЕН­НЫЙ УНИ­ВЕР­СИ­ТЕТ

КА­ФЕД­РА «ФИЗИКА»

РЕФЕРАТ по дисциплине

«Концепции современного естествознания»

Тема № 38: «ГЕОСФЕРА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ

ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ»

Вы­пол­ни­ла:

сту­дент­ка груп­пы 05Ю1

Му­рае­ва Д.Ю.

Про­ве­рила:

доцент Суровицкая Г.В.

Пен­за 2006

Содержание:

 

I.  Введение.

II.  Основная часть.

1.  Строение Земли.

2.  Истории геосферных оболочек Земли.

3.  Геосферные оболочки и их строение.

4.  Асимметричность процессов, протекающих в геосферах.

5.  Современные концепции развития геосфер.

III. Заключение.

I. Вве­де­ние

Фи­зи­че­ские, кос­мо­ло­ги­че­ские, хи­ми­че­ские кон­цеп­ции под­во­дят вплот­ную к пред­став­ле­ни­ям о Зем­ле, ее про­ис­хо­ж­де­нии, строе­нии и раз­но­об­раз­ней­ших свой­ст­вах. Ком­плекс на­ук о Зем­ле обыч­но на­зы­ва­ют гео­ло­ги­ей (греч. geо - Зем­ля). Зем­ля - ме­сто и не­об­хо­ди­мое ус­ло­вие су­ще­ст­во­ва­ния че­ло­ве­че­ст­ва. По этой при­чи­не гео­ло­ги­че­ские кон­цеп­ции име­ют для че­ло­ве­ка на­сущ­ней­шее зна­че­ние. Гео­ло­ги­че­ские кон­цеп­ции воз­ни­ка­ют не са­мо­про­из­воль­но, они яв­ля­ют­ся ито­гом кро­пот­ли­вей­ших на­уч­ных изы­ска­ний.

Зем­ля - уни­каль­ный кос­ми­че­ский объ­ект. Пла­не­тар­ный взгляд на все про­ис­хо­дя­щие на Зем­ле про­цес­сы сфор­ми­ро­вал­ся в эпо­ху Ве­ли­ких гео­гра­фи­че­ских от­кры­тий. Эта эпо­ха ох­ва­ты­ва­ет XV - XVΙΙ вв., ко­гда че­ло­век су­мел взгля­нуть на Зем­ной шар как на еди­ное це­лое. Ори­ен­та­ция на та­кой «взгляд» оп­ре­де­ли­ла «дух» всей по­сле­дую­щей эпо­хи, вплоть до се­ре­ди­ны XX сто­ле­тия (до ис­чез­но­ве­ния «бе­лых пя­тен» на пла­не­те). Все уст­рем­ле­ния то­го пе­рио­да бы­ли на­прав­ле­ны на дос­ти­же­ние пол­но­ты пред­став­ле­ний о Зем­ном ша­ре, что ста­ло воз­мож­ным в XX в. бла­го­да­ря по­яв­ле­нию аэ­ро­фо­то­съем­ки, а за­тем бла­го­да­ря воз­мож­но­стям фо­то­гра­фи­ро­вать Зем­лю из кос­мо­са. По­сле это­го поя­ви­лась воз­мож­ность сфор­му­ли­ро­вать ис­ход­ные по­ня­тия фи­зи­че­ской гео­гра­фии, соз­дать фун­да­мент для ис­сле­до­ва­ния зем­ных обо­ло­чек, гео­сфер. Этот пе­ри­од мож­но на­звать «пе­ре­ва­лом», пре­одо­лев ко­то­рый, од­на из важ­ней­ших на­ук ес­те­ст­во­зна­ния - гео­гра­фия пре­вра­ти­лась в стро­гую науку, и на­ча­лось ак­тив­ное изу­че­ние гео­сфер.

Со­вре­мен­ная гео­ло­гия кон­ста­ти­ру­ет тот факт, что Зем­ля име­ет слож­ную и еще не­дос­та­точ­но изу­чен­ную ис­то­рию раз­ви­тия. Зем­ля - это объ­ект, ко­то­рый про­дол­жа­ет на­хо­дить­ся в про­цес­се ста­нов­ле­ния. По­это­му изу­че­ние строе­ния Зем­ли ак­ту­аль­но и по сей день. В сво­ей ра­бо­те я по­ста­ра­юсь пе­ре­чис­лить и дать ха­рак­те­ри­сти­ку ос­нов­ным гео­сфер­ным обо­лоч­кам Зем­ли. А так­же рас­крыть кон­цеп­ции раз­ви­тия гео­сфер в со­вре­мен­ном ес­те­ст­во­зна­нии и экс­пе­ри­мен­ты со­вре­мен­ных уче­ных, по­пол­нив­шие кар­ти­ну недр Зем­ли.

II. Ос­нов­ная часть

 

1. Строе­ние Зем­ли

О строе­нии Зем­ли гео­ло­ги су­дят в ос­нов­ном по сейс­ми­че­ским дан­ным, по­лу­чае­мым при ре­ги­ст­ра­ции ко­ле­ба­ний, вы­зы­вае­мых зем­ле­тря­се­ния­ми и атом­ны­ми взры­ва­ми. При этом учи­ты­ва­ет­ся ско­рость пе­ре­да­чи ко­ле­ба­ний, а так­же тот факт, что про­доль­ные вол­ны рас­про­стра­ня­ют­ся в лю­бой сре­де - жид­кой, твер­дой, га­зо­об­раз­ной, а по­пе­реч­ные лишь в сре­дах, об­ла­даю­щих боль­шой уп­ру­го­стью, т.е. в твер­дых объ­ек­тах. Про­доль­ные вол­ны свя­за­ны со сжа­ти­ем сре­ды (лю­бой). В по­пе­реч­ной вол­не час­ти­цы сре­ды ко­леб­лют­ся в плос­ко­сти, пер­пен­ди­ку­ляр­ной на­прав­ле­нию рас­про­стра­не­ния про­доль­ной вол­ны. По­пе­реч­ные вол­ны свя­за­ны с де­фор­ма­ци­ей сдви­га уп­ру­гой сре­ды. При­ме­ром по­пе­реч­ных волн яв­ля­ют­ся ко­ле­ба­ния, рас­про­стра­няю­щие­ся вдоль струн му­зы­каль­ных ин­ст­ру­мен­тов.

Итак, сейс­ми­че­ские дан­ные по­зво­ля­ют су­дить о про­стран­ст­вен­ных па­ра­мет­рах Зем­ли и ее струк­тур­ных ком­по­нен­тов, рав­но как о их аг­ре­гат­ном со­стоя­нии. Важ­ные све­де­ния о строе­нии Зем­ли по­лу­че­ны так­же в ре­зуль­та­те сверх­глу­бо­ко­го бу­ре­ния (Коль­ская сква­жи­на име­ет глу­би­ну бо­лее 12 км).

В гло­баль­ном мас­шта­бе фор­ма Зем­ли луч­ше все­го ап­прок­си­ми­ру­ет­ся эл­лип­сои­дом вра­ще­ния - рав­но­вес­ной фи­гу­рой вра­щаю­щей­ся од­но­род­ной жид­ко­сти. Фор­ма Зем­ли (гео­ид) не­зна­чи­тель­но от­ли­ча­ет­ся от сфе­рои­да вра­ще­ния. Имен­но по­это­му гео­гра­фи­че­ские гло­бу­сы из­го­тав­ли­ва­ют в фор­ме ша­ров. У со­вре­мен­ной Зем­ли по­ляр­ный ра­ди­ус R_п = 6356, 78 км, а эк­ва­то­ри­аль­ный Rэ = 6378, 16 км. Мас­са Зем­ли Мз = 5,98 10²⁴ кг, а сред­няя плот­ность ρ_з = 5, 52 г/см ³.

Строе­ние Зем­ли очень слож­ное, оно по­сто­ян­но де­та­ли­зи­ру­ет­ся. По­сколь­ку Зем­ля име­ет фор­му ша­ра, то ее струк­тур­ные час­ти обыч­но пред­став­ля­ют в ви­де сфер­ных обо­ло­чек, чис­ло ко­то­рых рас­тет вме­сте с раз­ви­ти­ем гео­ло­ги­че­ско­го зна­ния. Для на­ча­ла рас­смот­рим внут­рен­ние гео­сфер­ные обо­лоч­ки.

Пер­во­на­чаль­но Зем­ля мно­ги­ми людь­ми вос­при­ни­ма­лась как твер­дый шар, бо­лее или ме­нее од­но­род­ный. За­тем, в ча­ст­но­сти в свя­зи с же­ла­ни­ем ос­мыс­лить ог­нен­ные вы­бро­сы вул­ка­нов, воз­ник­ло пред­став­ле­ние о двух­сту­пен­ча­той струк­ту­ре Зем­ли: внут­рен­няя обо­лоч­ка, ман­тия, по­кры­та зем­ной ко­рой. Пе­ре­ход к трех­сту­пен­ча­той струк­ту­ре Зем­ли был свя­зан с вы­де­ле­ни­ем яд­ра Зем­ли. Даль­ней­шая диф­фе­рен­циа­ция пред­став­ле­ний о струк­ту­ре Зем­ли ока­за­лась свя­зан­ной с вы­де­ле­ни­ем ее свое­об­раз­ных по­до­бо­ло­чек.

Со­глас­но со­вре­мен­ным воз­зре­ни­ям, яд­ро Зем­ли со­сто­ит из внут­рен­не­го и внеш­не­го яд­ра. Ман­тия Зем­ли со­сто­ит из верх­ней, сред­ней и ниж­ней ман­тии, от­де­лен­ных друг от дру­га раз­де­ла­ми. Что ка­са­ет­ся зем­ной ко­ры, то она от­де­ле­на от верх­ней час­ти ман­тии, пре­вра­тив­шей­ся в ре­зуль­та­те ос­ты­ва­ния в гор­ную по­ро­ду, раз­де­лом Мо­хо­ро­ви­чи­ча. Зем­ная ко­ра, раз­дел Мо­хо­ро­ви­чи­ча и упо­мя­ну­тая верх­няя часть ман­тии об­ра­зу­ют ли­то­сфе­ру (от греч. litos - ка­мень). К ли­то­сфе­ре при­мы­ка­ет ас­те­но­сфе­ра (от греч. astenes - сла­бый), слой по­ни­жен­ной вяз­ко­сти в верх­ней час­ти ман­тии Зем­ли. Над зем­ной ко­рой на­хо­дит­ся ат­мо­сфе­ра, а об­лас­ти океа­нов, мо­рей, озер и рек об­ра­зу­ют гид­ро­сфе­ру. Маг­нит­ное по­ле Зем­ли об­ра­зу­ет ее маг­ни­то­сфе­ру.

Итак, вос­хо­ж­де­ние от цен­тра Зем­ли к ее пе­ри­фе­рии свя­за­но с пе­ре­се­че­ни­ем сле­дую­щих гео­сфер­ных обо­ло­чек:

1)  внут­рен­не­го яд­ра Зем­ли;

2)  внеш­не­го яд­ра Зем­ли;

3)  ниж­ней ман­тии Зем­ли;

4)  сред­ней ман­тии Зем­ли;

5)  верх­ней ман­тии Зем­ли;

6)  ас­те­но­сфе­ры;

7)  ниж­не­го слоя ли­то­сфе­ры;

8)  раз­де­ла Мо­хо­ро­ви­чи­ча;

9)  зем­ной ко­ры (верх­не­го слоя ли­то­сфе­ры);

10) гид­ро­сфе­ры;

11) ат­мо­сфе­ры;

12) маг­ни­то­сфе­ры.