География в системе наук о Земле и ее роль в жизни общества

Вернадский  утверждал, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную «геологическую силу», своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики. Иногда Вернадский писал о «ноосфере» как о состоявшейся реальности, иногда — как о неотвратимом будущем. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечал он. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10—20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:

1. ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека;
2. ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека.

Значение учения В.И. Вернадского о ноосфере состоит, что он впервые осознал и попытался  осуществить синтез естественных и  общественных наук при изучении глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду. Ноосфера, по мнению ученого, есть уже качественно иная, высшая стадия биосферы, связанная с коренным преобразованием не только природы, но и самого человека. В настоящее время под ноосферой понимается сфера взаимодействия человека и природы, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором развития. В структуре ноосферы можно выделить в качестве составляющих человечество, общественные системы, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой. Гармоничная взаимосвязь всех составляющих структуры есть основа устойчивого существования и развития ноосферы.

 

Вещество географической оболочки

Географическая оболочка характеризуется сложным составом и строением. Основные вещественные компоненты географической оболочки —  это слагающие земную кору горные породы (с их формой — рельефом), воздушные массы, водные скопления, почвенный покров и биоценозы; в полярных широтах и высокогорьях существенна роль скоплений льда. Основные энергетические компоненты — гравитационная энергия, внутреннее тепло планеты, 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 (поскольку каждый компонент — это тоже очень сложная природная совокупность), а главное — от характера их взаимодействия и взаимосвязей, т. е. от географической структуры.

Сложный химический состав вещества географической оболочки – следствие ее длительного развития. Главное значение имели образования Солнечной системы и Земли, гравитационная и физико-химическая дифференциация первоначально гомогенного состава мантии, из которого образовались внешние геосферы, и длительная эволюция географической оболочки, в ходе которой на поверхности Земли происходило накопление отдельных химических веществ и элементов. В результате вещественный состав оболочки стал той сложности, которую мы наблюдаем на земной поверхности.

Физические свойства вещества. Для процессов, происходящих в географической оболочке, большое значение имеют  физические свойства вещества: плотность, текучесть, теплоемкость, теплопроводность, отражательная способность и  др. Плотность вещества в оболочке убывает в среднем снизу вверх, что обусловлено его гравитационной дифференциацией. В атмосфере плотность  убывает с высотой по логарифмическому закону.

Важная характеристика вещества — степень раздробленности. Для глубинных горных пород характерна массивность, т. е. малое значение отношения площади поверхности к объему породы. Чем ближе к земной поверхности, тем в более раздробленном состоянии находится твердое вещество.

Текучесть вещества, т. е способность его частиц перемещаться относительно друг друга. Особенно большой текучестью обладают воздух и вода. Благодаря этому они производят значительную разрушительную работу (эрозия, абразия, дефляция) на земной поверхности.

В процессах теплообмена  большую роль играет такая физическая характеристика, как отражательная способность — альбедо различных поверхностей. Альбедо — отношение отраженной радиации к поступившей на поверхность объекта. Выражается в процентах или долях единицы. Свежий снег отражает до 95 % приходящей солнечной радиации, лес — от 10 до 25, посевы зерновых культур — 20— 30 %.

Свойства вещества физико-географических объектов. В условиях земной поверхности различные

типы вещества приобретают  новые свойства, отличные от тех, которыми они обладают в лабораторных условиях в “чистом” виде. Новые свойства приобретаются по следующим причинам: в

связи с ростом размеров (массы и объема) объектов, в связи  с взаимодействием объектов, а  также с

включением в состав любого вещества в природных условиях примесей. Таким образом, с ростом размеров и сложности объектов в географической оболочке наряду с чисто “вещественными”  характеристиками все большее значение приобретает их структура.

Каждая из геосфер  обладает различными, только ей присущими  свойствами и отличается особенностями  строения. Гравитационная дифференциация вещества Земли привела к сосредоточению значительной части наиболее тяжелых  элементов в ядре, тогда как  в земной коре доминируют кислород (около 50 %) и кремний (26 %).

Состояние и состав оболочек Земли

Оболочка	Химический состав	Физическое состояние
Атмосфера	N2, О2, СО2, (Н2О), инертные газы	Газ
Гидросфера	Соленые и пресные воды, снег и лед (растворенные Na, Mg, Са, Cl, SO4, НСО3)	Жидкое, частично твердое
Живое вещество	Углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты, скелетный  материал (Н2О, N, Н, С, О)	Твердое, жидкое частично коллоидальное
Литосфера	Магматические, осадочные и метаморфические  породы (О, Si, Al, Fe, Са, Mg, Na, К)	Твердое, частично расплавленное
Мантия	Минералы  оливин-пироксенового состава и их эквиваленты высоких давлений (О, Si, Mg, Fe)	Твердое
Ядро	Железо-никелевый сплав (Fe, FeS, Ni)	Верхняя часть жидкая, нижняя, вероятно, твердая

Химические  элементы в географической оболочке находятся в свободном состоянии (в воздухе), в виде ионов (в воде) и сложных соединений (живые организмы, минералы и др.).

 

Составные части  и структурные уровни географической оболочки.

В условиях географической оболочки можно говорить о нескольких структурных уровнях, изучаемых  общим землеведением.

Простейший структурный  уровень — геокомпонентный. Геокомпоненты — это совокупности относительно однородных природных вещественных образований на земной поверхности. Различают

главные компоненты (горные породы, воздух, вода, растения, животные) и производные (почва, лед,

мерзлые грунты). В рассмотренном  выше примере усложнения структуры  вод геокомпонентному уровню соответствуют природные воды.

Компоненты различаются по уровню организации вещества, химическому составу и физическим свойствам. В географической оболочке представлены три уровня организации вещества: косное (неживое), живое и биокосное (сочетание живого и неживого). К последнему уровню относятся почва, природные воды, а также географическая оболочка в целом. Другие уровни вещества вряд ли нуждаются в пояснении.

Отдельные части Земли, занятые  преимущественно одним определенным компонентом, выделяются под названием геосфер. Они образуют концентрические, вложенные друг в друга сферы. Четыре геосферы полностью или частично входят в состав географической оболочки. Литосфера, атмосфера и гидросфера образуют практически непрерывные оболочки. Биосфера, понимаемая как совокупность живых организмов, не занимает самостоятельное пространство, а входит в выше названные сферы, располагается тонким слоем преимущественно в зоне их контакта.

В пределах этих геосфер  выделяются подчиненные (второго порядка) геосферы, которые не образуют непрерывного слоя: криосфера (сфера холода), почва (педосфера) и др.

Из основных геосфер только гидросфера полностью принадлежит  географической оболочке. Верхние слои атмосферы и большая часть  литосферы большинством ученых не включаются в географическую оболочку на том  основании, что они не испытывают существенного влияния процессов, происходящих на земной поверхности, а  сами воздействуют на эти процессы только опосредованно — в качестве внешней среды. Поэтому указанные  части атмосф. и литосферы географией специально не изучаются.

Геосферы образуют второй, более сложный, чем геокомпонентный, структурный уровень географической оболочки. Назовем его геосферным. Геосферы расположены ярусно в соответствии с плотностью вещества, которое их слагает: чем плотность выше, тем ниже расположена геосфера. Они являются результатом дифференциации вещества Земли по плотности в гравитационном поле планеты. Геосферы географической оболочки образуют ее ярусную вертикальную структуру.

Следующий структурный уровень  — геосистемный. Геосистемы — это комплексные образования, возникшие в результате определенного взаимодействия геокомпонентов. Простейшие геосистемы формируются при взаимодействии вещества косного уровня организации: ледники вместе с вмещающим их ложем и прилежащими слоями воздуха; речной бассейн, рассматриваемый как система водных потоков вместе с частью земной поверхности, которую он занимает, и грунтовыми водами, взаимодействующими с поверхностным стоком, и т. д.

Более сложные взаимоотношения  существуют в геосистемах, включающих вещество различных

уровней организации, которые  наиболее характерны и специфичны для  земной поверхности. Они называются природными территориальными и природными аквальными комплексами. Геосистемы могут включать не только природные компоненты. Человеческое общество вместе со своими техническими средствами, сооружениями и т. д. в совокупности с окружающей природной средой образует геотехнические системы: города, промышленные узлы, сельскохозяйственные земли и т. п.

Геосистемы сменяют друг друга преимущественно в горизонтальном направлении, отражая тем самым изменения характера взаимодействия геокомпонентов на земной поверхности. Они образуют горизонтальную структуру географической оболочки. Геосистемы большего размера состоят из частей, являющихся, в свою очередь, также геосистемами, но другого, подчиненного ранга.

Мы будем выделять три  уровня размерности геосистем (вслед за 5. Б. Сочавой): планетарный,

региональный и локальный.

 

 

 

 

 

 

 

Вертикальная (ярусная) структура географической оболочки.

Закономерная смена природных  условий и ландшафтов с высотой  или с глубиной получила название вертикальной поясности (ярусности, зональности), или стратификации.

Геосферы частично проникают, а в некоторых случаях целиком  пространственно вложены друг в друга. В вертикальном распределении их свойств наблюдается тенденция формирования различий, географическим следствием чего является стратификация геосфер, которая упорядочивает их соответственно удельному весу преобладающих типов вещества (гравитационная стратификация) и физическим свойствам.

1) Литосфера – сложное образование, преимущественно из тв..в-ва., обволакивающих мантию Земли слоем от 50 до 200 км. Литосфера залегает на астеносфере – пластичном слое, находящемся в верхней мантии. По нему двигаются лито плиты. Литосфера изостатически уравновешена.  Мощность Верхней часть литосферы: земная кора – континенты – 40-60 км, Океаны – 5-10 км. В литосферу также входит слой верхней мантии над астеносферой. Он отделен от земной коры разделом Мохоровичича (в котором резко меняется плотность вещества).

2) гидросфера расположена м/у земной корой и атмосферой и представляет совокупность океанов, морей, поверх.вод, льдов и снегов. Иногда в гидросф включают подземн воды и воду содержащуюся в атмосфере и живых организмах. Подавляющая часть воды в океанах. Среди других водных объектов выделяют подземные воды и ледники. Гидросфера едина. Её единство как в общем происхождением всех вод, так и с непрерывным обменом м/у резервуарами. Мировой океан 96,5 % от всей воды и 70,8 % суши покрывает. Поверх. воды суши всего 0,014 % всей воды. Подземные воды (инфильтрационные, конденсационные, седиментационные, магматогенные, ювенильные).

3)Криосфера – — прерывистая и непостоянная по конфигурации оболочка Земли в зоне теплового

взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. Ей свойственны отрицательная или нулевая

температуры, при которых  вода, содержащаяся в криосфере, находится  в твердой фазе в виде льда,

снега, инея, вечной мерзлоты и т.д..  Общая площадь постоянных и временных снегов 113 млн км. Примерно 22% поверхности Земли.

4)Атмосфера – внешняя газовая оболочка Земли. Плотность возд у поверхности 1,279 кг на куб.м. и убывает на высоте 300 км в 100 млрд раз. Вертикальное строение:

• тропосфера – 8-17 км температура понижается на кажд 100 м на 0,6⁰С, интенсивное движ-е воздуха.
• Тропопауза – толщина 1 км (конвенция)
• Стратосфера – нет падения температуры, в 20 км (– 60-70⁰С), с ней озоновый слой на высоте 25 км. Есть перехлдный слой стратопауза.
• Мезосфера – температура снижается до -90⁰С.
• Термосфера (ионосфера) – мощн. 800-1000 км – на высоте 150 км теипература = +220⁰С, до 600 км = +1500⁰С. Выше экзосфера.
• Есть переходный слой термопауза.
• Верхняя часть граничит с космическим пространством – экзосфера до высоты 2-3 тыс км. В ней рассеивание водорода и гелия.