Строение Земли и физико-химические характеристики её оболочек

                                      СОДЕРЖАНИЕ 

Введение  ……………………………………………… ……………3

1. Строение  Земли …………………………………… ……………4

2. Физико – химические характеристики оболочек Земли. …….8

Заключение  ………………………………………………… ……11

Список  литературы ………………………………………. ……..12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                ВВЕДЕНИЕ

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Приход наш и уход загадочны,-

их цели все мудрецы Земли                     

осмыслить не сумели.                                  

Где круга  этого начало, где конец,         

откуда мы пришли, куда уйдем               

отселе?                                                        

 Омар  Хайям                                                

   Земля вместе с атмосферой  совершает один оборот вокруг  Солнца. А Солнце вместе с большими  и малыми планетами, вместе  снами совершает путешествие  в загадочном космическом пространстве. Так и человек совершает нескончаемое  путешествие в уникальную страну знаний, приближающих человечество к тайнам мироздания.

   Каждого человека, начиная с самого раннего возраста, отличает любопытство – естественное стремление познать окружающий мир. «Любопытство сродно человеку и просвещенному, и дикому», утверждал выдающийся русский историк и писатель Н.М.Карамзин (1766 -1826).С возрастом неосознанное любопытство постепенно перерастает в осознанное желание познать законы, которые управляют природой, научиться применять их в своей трудовой деятельности, предвидя возможные ее последствия. Законы природы и способы их применения отражают концентрированный опыт человечества. Опираясь на него, человек способен защитить себя от ошибок, и ему легче достичь желаемых целей.

    На основании вышесказанного можно сделать вывод об актуальности выбранной нами темы исследования «Строение Земли и физико-химические характеристики её оболочек»

   Для выполнения данной работы необходимо решить следующие  задачи: 1) Строение Земли; 2)Физико – химические характеристики оболочек Земли.

                                  1. Строение Земли 

      Планета Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Земную кору покрывают гидросфера – жидкая оболочка (она не сплошная) и атмосфера – газовая оболочка.

   Наша планета до наших дней хранит еще множество тайн. Проникнуть внутрь нее нелегко. Сегодня самые глубокие шахты достигают всего несколько километров. Бурение дает нам сведения о глубинах около 12 км. Самая глубокая скважина в мире пробурена в России на Кольском полуострове, ее глубина в 1994г. достигла 12262 м. Основные сведения о строении Земли, химическом составе ее пород и т. п. добываются косвенными методами, в частности, при изучении колебаний земной коры в процессе землетрясений и анализе химического состава вулканической массы.

   Твердая оболочка Земли делится на две основные части – земную кору и мантию. Верхняя часть твердой оболочки – земная кора – имеет толщину в среднем несколько десятков километров. На материках она равна 30–40 км, под Памиром и Андами – 70–80 км, а под океанами значительно тоньше – до 10 км. Самая верхняя часть земной коры на континентах в значительной мере состоит из осадочных пород. В них находят останки вымерших животных и растительных организмов, когда-то населявших Землю.

   Самая глубокая геосфера Земли – ядро – имеет радиус около 3,5 тыс. км и состоит из внешней оболочки, находящейся в жидком состоянии и внутреннего твердого субъядра.   Между ядром и земной корой расположена мантия – самая массивная часть Земли, составляющая около 83% ее объема. Температура мантии, по-видимому, равна 2000–2500° С. Мантия состоит из различных силикатов – соединений, содержащих кремний. Происходящие в ней процессы, обусловливают тектоническое движение, образование магмы и вулканическую активность.

   Верхняя часть мантии вместе с земной корой образует литосферу – внешнюю сферу твердой части Земли. В соответствии с гипотезой новой глобальной тектоники – науки о развитии структуры земной коры – литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются в горизонтальном направлении по астеносфере – подстилающем литосферу слое пониженной твердости и вязкости в верхней мантии Земли. Литосферные плиты представляют собой крупные (до нескольких тысяч километров в поперечнике) блоки земной коры, включающие не только континентальную, но и сопряженную с ней океаническую кору; они ограничены со всех сторон сейсмическими и тектоническими активными зонами разломов. По последним данным, из-за смещений литосферной континентальной плиты Эверест ежегодно растет на 2,5–5 см.

   Как уже отмечалось, температура ядра и мантии очень высокая – тысячи градусов. Казалось бы, все вещества при такой температуре должны находится в расплавленном и даже газообразном состоянии. Однако и субъядро и мантия – твердые образования. Вещество в них находится под огромным давлением, при котором температура плавления гораздо выше, чем при нормальном давлении.

   Как только давление ослабевает, раскаленные твердые породы расплавляются. Образуется жидкая раскаленная масса – магма. При перемещении вещества в земной коре возникают глубокие трещины, в которых понижается давление и образуется очаг с магмой. Сжатая со всех сторон магма растекается по трещинам, застывая в них в виде жил, а в некоторых местах прорывается наружу. Так возникает вулканическое извержение. Вулкан – это своеобразная природная домна, в которой плавится и выбрасывается на поверхность много ценных металлов и минералов. Тут железо и свинец, олово и алюминий... Придет время, и человек будет использовать эти богатства.

   Земная кора – сокровищница самых разнообразных полезных ископаемых: каменного угля и нефти, газа, руд черных и цветных металлов, минеральных удобрений и т.п.

   Совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежных покровов образует гидросферу Земли.

   Ледяная оболочка планеты называется криосферой. Основная масса льда – ледники; они разделяются на горные и покровные. Горные ледники – это, по существу, ледяные реки. Спускаясь вниз по склонам, они ведут себя как реки: встречая широкое и ровное пространство, разливаются по нему, а в узких ущельях движутся как горный поток. Царство покровных ледников – арктический и антарктический пояс. Они покрывают всю поверхность арктических островов и Антарктиды, постепенно сползая к океану.

Воздушная оболочка Земли – атмосфера. Она как одежда защищает нас днем от обжигающих лучей Солнца, а ночью сохраняет тепло, накопленное за день. Воздух спасает нас и от смертельного космического излучения. Если бы не было воздушной оболочки, Земля была бы мертва и нема. Ведь все живое не может существовать без воздуха, и звук рождается только в атмосфере.

   Самая нижняя часть атмосферы – тропосфера – простирается до 9–17 км. В тропосфере находится 4/5 всей массы воздуха. В ней образуется облака, дождь, снег, град, ветер. Поэтому ее справедливо считают «фабрикой» погоды. Следующий слой – стратосфера – находится на высоте 50–55 км над земной поверхностью. Здесь стоит неизменно ясная погода, но часто дуют сильные ветры. В стратосфере существуют сезонные и климатические различия: есть своя зима и свое, высотное лето, есть свои умеренные широты и зоны экватора. Между тропосферой и стратосферой происходит постоянный обмен воздушными массами. Поэтому к погоде причастна и стратосфера, которая иногда называется «кладовой» погоды.

Следующий слой атмосферы – ионосфера – состоит преимущественно из заряженный частиц, обладающих способностью отражать короткие радиоволны, что позволяет осуществить дальнюю радиосвязь. В ионосфере дуют ураганные ветры.

Выше ионосферы, на высоте 800–1000 км над Землей расположена экзосфера – зона рассеяния атмосферы. Следы атмосферы обнаруживаются и выше – на высоте более 10 тыс. км.

До высоты 100–200 км газовый состав нашей планеты  значительно не меняется. Выше –  до 200– 250 км – преобладает азот, затем – до 500–700 км – атомарный кислород, а еще выше – гелий. У поверхности «воздушного океана» преобладает самый легкий элемент – водород.

Внешняя форма воздушной оболочки Земли  не шарообразна, а вытянута с ночной стороны наподобие хвоста каметы. Длина такого своеобразного хвоста – около 100 тыс. км. Предполагается, что он образовался в результате давления солнечных лучей – солнечного ветра.

Деление атмосферы и земного шара на составные  части весьма условно. Нельзя провести резкую границу между отдельными частями, хотя каждая из них обладает вполне определенной спецификой. Однако все они тесно взаимосвязаны друг с другом. Такая связь наиболее сильно проявляется между верхней частью литосферы, гидросферы и нижней части атмосферы, которые образуют область активной жизни, называемую биосферой.

    В биосфере живые организмы  и среда их обитания органически  связаны и взаимодействуют друг  с другом, образуя целостную динамическую  систему.

_____________________________

1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Академический Проект, 2000. Изд. 2-е, испр. и доп. – 639 с.

2. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М.: Наука, 1987. -- 339 с.

3. Гусейханов М.К., Раджабов О.Р. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2004 г. - 692 с.

4. Грушевицкая, Т.Г. Концепции современного естествознания :учеб. для вузов / Т.Г. Грушевицкая, А.П. Садохин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 670 с.

Термин  «биосфера» впервые ввел в 1875 г. австрийский  геолог Э. Зюсс (1831–1914). Согласно учению В.И. Вернадского, биосфера – активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов, в  том числе и человека, проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения. 

        2. Физико – химические характеристики оболочек Земли 

   Зондирование недр Земли сейсмическими волнами позволило установить их оболочечное строение и дифференцированность химического состава. Как было сказано выше, различают три главные концентрически расположенные области: ядро, мантия и кора. Ядро и мантия, в свою очередь, подразделяются на дополнительные оболочки, различающиеся физико-химическими свойствами. О химическом составе ядра судят по плотности вещества в нем и на основании предположения, что состав ядра идентичен составу железных метеоритов. Поэтому внутреннее ядро полагают состоящим из железа (80%) и никеля (20%). Соответствующий сплав при давлении земных недр имеет температуру плавления порядка 4500° С. Согласно тем же представлениям внешнее ядро содержит железо (52%) и эвтектику, образуемую железом и серой (48%). Не исключается небольшая примесь никеля. Температура плавления такой смеси оценивается примерно равной 3200° С. Чтобы внутреннее ядро оставалось твердым, а внешнее жидким, температура в центре Земли не должна превышать 4500° С, но и не быть ниже 3200° С. Впрочем, имеются и другие оценки температуры в центре Земли, несколько расходящиеся с приведенными. 

   Следует помнить, что эти сведения носят предположительный характер. Обоснованными можно считать данные, полученные при изучении прохождения сейсмических волн, согласно которым существует жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро. «Вопрос о составе и физической природе ядра нашей планеты относится к наиболее волнующим и загадочным проблемам геофизики и геохимии». 

   С жидким состоянием внешнего ядра связывают представления о природе земного магнетизма.   Оценки показывают, что для работы земного динамо необходима мощность на уровне 109-1011 Вт. Источником может быть радиоактивный распад, главным образом изотопа 40К, либо гравитационное сжатие внутреннего ядра. Оба эти источника энергии весьма предположительны. Остается неясным происхождение и характер токов, которые, согласно такой модели, циркулируют в ядре, неясны возможные причины систематических их изменений, что объяснило бы смены полярности поля. Но других идей для объяснения земного магнетизма со всеми его особенностями пока нет. 

   Плотность и химический состав мантии, по данным сейсмических волн, резко отличаются от соответствующих характеристик ядра. Мантию образуют различные силикаты (соединения, в основе которых кремний). Предполагается, что состав нижней мантии подобен составу каменных метеоритов, хондритов. Верхняя мантия непосредственно связана с самым внешним слоем — с корой. Она считается кухней, где приготовляются многие слагающие кору породы или их полуфабрикаты. Полагают, что верхняя мантия состоит из оливина (~60 %), пироксена (~30 %) и полевого шпата (~10%). В определенных зонах этого слоя происходит частичное плавление минералов и образуются щелочные базальты — основа океанической коры.