A föld belső szerkezetének diagram készítése és leírása. A Föld belső szerkezete

A Föld evolúciójának jellegzetes vonása az anyag differenciálódása, melynek kifejezője bolygónk héjszerkezete. A litoszféra, a hidroszféra, az atmoszféra, a bioszféra alkotják a Föld fő héjait, amelyek kémiai összetételükben, vastagságukban és halmazállapotukban különböznek egymástól.

A Föld belső szerkezete

A Föld kémiai összetétele(1. ábra) hasonló más földi bolygók összetételéhez, mint például a Vénusz vagy a Mars.

Általában az olyan elemek dominálnak, mint a vas, oxigén, szilícium, magnézium és nikkel. A fényelemek tartalma alacsony. A Föld anyagának átlagos sűrűsége 5,5 g/cm 3.

Nagyon kevés megbízható adat áll rendelkezésre a Föld belső szerkezetéről. Nézzük az ábrát. 2. A Föld belső szerkezetét ábrázolja. A föld a kéregből, a köpenyből és a magból áll.

Rizs. 1. A Föld kémiai összetétele

Rizs. 2. A Föld belső szerkezete

Mag

Mag(3. ábra) a Föld középpontjában található, sugara körülbelül 3,5 ezer km. A mag hőmérséklete eléri a 10 000 K-t, azaz magasabb, mint a Nap külső rétegeinek hőmérséklete, sűrűsége pedig 13 g/cm 3 (vö.: víz - 1 g/cm 3). A magról azt hiszik, hogy vas- és nikkelötvözetekből áll.

A Föld külső magja vastagabb, mint a belső mag (2200 km sugarú), és folyékony (olvadt) állapotban van. A belső mag hatalmas nyomásnak van kitéve. Az azt alkotó anyagok szilárd állapotban vannak.

Palást

Palást- a Föld magját körülvevő geoszférája, amely bolygónk térfogatának 83%-át teszi ki (lásd 3. ábra). Alsó határa 2900 km mélységben található. A köpeny egy kevésbé sűrű és műanyag felső részre tagolódik (800-900 km), ebből alakul ki magma(a görög fordításban „vastag kenőcsöt” jelent; ez a föld belsejének olvadt anyaga - kémiai vegyületek és elemek keveréke, beleértve a gázokat is, speciális félig folyékony állapotban); és a kristályos alsó, körülbelül 2000 km vastag.

Rizs. 3. A Föld szerkezete: mag, köpeny és kéreg

A földkéreg

a földkéreg - a litoszféra külső héja (lásd 3. ábra). Sűrűsége körülbelül kétszer kisebb, mint a Föld átlagos sűrűsége - 3 g/cm 3 .

Elválasztja a földkérget a köpenytől Mohorović határ(gyakran Moho-határnak nevezik), amelyet a szeizmikus hullámsebesség meredek növekedése jellemez. 1909-ben szerelte fel egy horvát tudós Andrej Mohorovics (1857- 1936).

Mivel a köpeny legfelső részén lezajló folyamatok befolyásolják a földkéregben az anyagmozgásokat, ezért ezeket az általános név alatt egyesítik. litoszféra(kőhéj). A litoszféra vastagsága 50-200 km.

A litoszféra alatt található asztenoszféra- kevésbé kemény és kevésbé viszkózus, de több műanyag héj, 1200 ° C hőmérsékletű. Át tudja lépni a Moho határát, behatol a földkéregbe. Az asztenoszféra a vulkanizmus forrása. Megolvadt magma zsebeket tartalmaz, amely behatol a földkéregbe, vagy kiömlik a föld felszínére.

A földkéreg összetétele és szerkezete

A köpenyhez és a maghoz képest a földkéreg nagyon vékony, kemény és törékeny réteg. Egy könnyebb anyagból áll, amely jelenleg körülbelül 90 természetes kémiai elemet tartalmaz. Ezek az elemek nem egyformán vannak jelen a földkéregben. Hét elem – oxigén, alumínium, vas, kalcium, nátrium, kálium és magnézium – teszi ki a földkéreg tömegének 98%-át (lásd 5. ábra).

A kémiai elemek sajátos kombinációi különféle kőzeteket és ásványokat alkotnak. Közülük a legidősebbek legalább 4,5 milliárd évesek.

Rizs. 4. A földkéreg felépítése

Rizs. 5. A földkéreg összetétele

Ásványiösszetételében és tulajdonságaiban viszonylag homogén természetes test, amely a litoszféra mélyén és felszínén egyaránt kialakul. Ásványok például a gyémánt, kvarc, gipsz, talkum stb. (A különböző ásványok fizikai tulajdonságainak jellemzőit a 2. függelékben találja.) A Föld ásványi anyagainak összetételét az ábra mutatja. 6.

Rizs. 6. A Föld általános ásványi összetétele

Sziklákásványi anyagokból állnak. Egy vagy több ásványból állhatnak.

Üledékes kőzetek - agyag, mészkő, kréta, homokkő stb. - a vízi környezetben és a szárazföldön lévő anyagok kicsapódásával keletkeztek. Rétegekben fekszenek. A geológusok a Föld történetének lapjainak nevezik őket, mivel megismerhetik a bolygónkon az ókorban létező természeti viszonyokat.

Az üledékes kőzetek között megkülönböztetik az organogén és szervetlen (klasztikus és kemogén) kőzeteket.

Organogén A kőzetek az állati és növényi maradványok felhalmozódása következtében keletkeznek.

Klasztikus kőzetek a korábban kialakult kőzetek pusztulási termékeinek mállása, víz, jég vagy szél pusztítása következtében keletkeznek (1. táblázat).

1. táblázat Klasztikus kőzetek a töredékek méretétől függően

Kemogén A kőzetek a tengerek és tavak vizéből a bennük oldott anyagok kicsapódása következtében keletkeznek.

A földkéreg vastagságában magma képződik magmás kőzetek(7. ábra), például gránit és bazalt.

Az üledékes és magmás kőzetek, amikor nyomás és magas hőmérséklet hatására nagy mélységbe merülnek, jelentős változásokon mennek keresztül, metamorf kőzetek. Például a mészkőből márvány, a kvarchomokkőből kvarcit.

A földkéreg szerkezete három rétegre oszlik: üledékes, gránit és bazalt.

Üledékes réteg(lásd 8. ábra) főként üledékes kőzetek alkotják. Itt az agyagok és palák dominálnak, a homokos, karbonátos és vulkanikus kőzetek pedig széles körben képviseltetik magukat. Az üledékes rétegben ilyenek lerakódásai vannak ásványok, mint a szén, gáz, olaj. Mindegyik szerves eredetű. Például a szén az ősi idők növények átalakulásának terméke. Az üledékréteg vastagsága nagyon változó - egyes szárazföldi területeken a teljes hiánytól a mély mélyedésekben lévő 20-25 km-ig terjed.

Rizs. 7. A kőzetek eredet szerinti osztályozása

"Gránit" réteg metamorf és magmás kőzetekből áll, tulajdonságaikban hasonlóak a gránithoz. A legelterjedtebbek itt a gneiszek, gránitok, kristálypalak stb. A gránitréteg nem mindenhol található, de azokon a kontinenseken, ahol jól kifejeződik, vastagsága elérheti a több tíz kilométert is.

"Bazalt" réteg bazaltközeli kőzetek alkotják. Ezek metamorfizált magmás kőzetek, sűrűbbek, mint a „gránit” réteg kőzetei.

A földkéreg vastagsága és függőleges szerkezete eltérő. A földkéregnek több fajtája létezik (8. kép). A legegyszerűbb osztályozás szerint különbséget tesznek az óceáni és a kontinentális kéreg között.

A kontinentális és az óceáni kéreg vastagsága változó. Így a földkéreg maximális vastagsága a hegyi rendszerek alatt figyelhető meg. Körülbelül 70 km. A síkság alatt a földkéreg vastagsága 30-40 km, az óceánok alatt pedig a legvékonyabb - mindössze 5-10 km.

Rizs. 8. A földkéreg típusai: 1 - víz; 2- üledékes réteg; 3 – üledékes kőzetek és bazaltok rétegződése; 4 - bazaltok és kristályos ultrabázikus kőzetek; 5 – gránit-metamorf réteg; 6 – granulit-mafikus réteg; 7 - normál köpeny; 8 - dekompressziós köpeny

A kontinentális és az óceáni kéreg közötti különbség a kőzetek összetételében abban nyilvánul meg, hogy az óceáni kéregben nincs gránitréteg. Az óceáni kéreg bazaltrétege pedig nagyon egyedi. Kőzetösszetételét tekintve eltér a kontinentális kéreg hasonló rétegétől.

A szárazföld és az óceán közötti határ (nulla pont) nem rögzíti a kontinentális kéreg átmenetét az óceánira. A kontinentális kéreg óceáni kéreggel való felváltása az óceánban körülbelül 2450 m mélységben történik.

Rizs. 9. A kontinentális és óceáni kéreg felépítése

A földkéregnek vannak átmeneti típusai is - szubceáni és szubkontinentális.

Szuboceáni kéreg kontinentális lejtők és hegylábok mentén található, a marginális és a Földközi-tengeren található. 15-20 km vastagságú kontinentális kérget képvisel.

Szubkontinentális kéreg található például a vulkáni szigetíveken.

Anyagok alapján szeizmikus szondázás - a szeizmikus hullámok áthaladásának sebessége - adatokat kapunk a földkéreg mélyszerkezetéről. Így sok váratlan dolgot hozott a Kola szupermély kút, amely először tette lehetővé több mint 12 km mélységből kőzetmintákat. Feltételezték, hogy 7 km mélységben „bazalt” rétegnek kell kezdődnie. A valóságban nem fedezték fel, és a kőzetek között a gneiszek domináltak.

A földkéreg hőmérsékletének változása a mélységgel. A földkéreg felszíni rétegének hőmérséklete a naphő által meghatározott. Ez heliometrikus réteg(a görög helio - Sun szóból), szezonális hőmérséklet-ingadozásokat tapasztal. Átlagos vastagsága körülbelül 30 m.

Alul egy még vékonyabb réteg található, melynek jellemzője a megfigyelőhely évi középhőmérsékletének megfelelő állandó hőmérséklet. Ennek a rétegnek a mélysége növekszik a kontinentális éghajlaton.

Még mélyebben a földkéregben van egy geotermikus réteg, melynek hőmérsékletét a Föld belső hője határozza meg, és a mélységgel növekszik.

A hőmérséklet-emelkedés elsősorban a kőzeteket alkotó radioaktív elemek, elsősorban a rádium és az urán bomlása miatt következik be.

A kőzetek mélységével bekövetkező hőmérsékletnövekedés mértékét ún geotermikus gradiens. Meglehetősen széles tartományban - 0,1 és 0,01 °C/m között - változik, és függ a kőzetek összetételétől, előfordulásuk körülményeitől és számos egyéb tényezőtől. Az óceánok alatt a hőmérséklet gyorsabban nő a mélységgel, mint a kontinenseken. Átlagosan minden 100 méteres mélységben 3 °C-kal melegszik fel.

A geotermikus gradiens reciproka ún geotermikus színpad. Mérése m/°C-ban történik.

A földkéreg hője fontos energiaforrás.

A földkéregnek az a része, amely a geológiai tanulmányok számára hozzáférhető mélységekig terjed a Föld belei. A Föld belseje különleges védelmet és bölcs felhasználást igényel.

Milyen gyakran, a világ működésével kapcsolatos kérdéseinkre keresve a választ, felnézünk az égre, a napra, a csillagokra, messzire-messzire tekintünk több száz fényévre új galaxisok után kutatva. De ha a lábad alá nézel, akkor a lábad alatt van egy egész földalatti világ, amely bolygónkat alkotja - a Föld!

A Föld belei ez ugyanaz a titokzatos világ a lábunk alatt, Földünk földalatti szervezete, amelyen élünk, házakat építünk, utakat, hidakat fektetünk, és sok ezer éve fejlesztjük szülőbolygónk területeit.

Ez a világ a Föld belsejének titkos mélysége!

A Föld szerkezete

Bolygónk a földi bolygókhoz tartozik, és más bolygókhoz hasonlóan rétegekből áll. A Föld felszíne a földkéreg kemény héjából áll, mélyebben egy rendkívül viszkózus köpeny, a közepén pedig egy fémmag található, ami két részből áll, a külső folyékony, a belső szilárd.

Érdekes módon az Univerzum számos objektumát olyan jól tanulmányozták, hogy minden iskolás tud róluk, űrjárműveket küldenek az űrbe több százezer kilométerre, de bolygónk legmélyére való bejutás továbbra is lehetetlen feladat. A Föld felszíne alatt még mindig nagy rejtély marad.

A földgömbnek több héja van: - léghéj, - vízhéj, - tömör héj.

A Naptól távolabb eső harmadik bolygó, a Föld sugara 6370 km, átlagos sűrűsége 5,5 g/cm2. A Föld belső szerkezetében a következő rétegeket szokás megkülönböztetni:

földkéreg- a Föld felső rétege, amelyben élő szervezetek létezhetnek. A földkéreg vastagsága 5-75 km lehet.

palást- szilárd réteg, amely a földkéreg alatt helyezkedik el. A hőmérséklete meglehetősen magas, de az anyag szilárd halmazállapotú. A köpeny vastagsága körülbelül 3000 km.

mag- a földgömb központi része. A sugara hozzávetőleg 3500 km. A mag belsejében nagyon magas a hőmérséklet. A mag feltehetően főként olvadt fémből áll,
feltehetően vas.

A földkéreg

A földkéregnek két fő típusa van - kontinentális és óceáni, valamint közbenső, szubkontinentális.

A földkéreg vékonyabb az óceánok alatt (kb. 5 km), a kontinensek alatt pedig vastagabb (akár 75 km). Heterogén, három réteget különböztetünk meg: bazalt (alul), gránit és üledékes (felső). A kontinentális kéreg három rétegből áll, míg az óceáni kéregnek nincs gránitrétege. A földkéreg fokozatosan alakult ki: először bazaltréteg, majd gránitréteg alakul ki a mai napig.

- a földkérget alkotó anyag. A sziklákat a következő csoportokra osztják:

1. Magmás kőzetek. Akkor keletkeznek, amikor a magma mélyen a földkéregben vagy a felszínen megszilárdul.

2. Üledékes kőzetek. A felszínen keletkeznek, más kőzetek és biológiai szervezetek pusztulásának vagy változásának termékeiből képződnek.

3. Metamorf kőzetek. A földkéreg vastagságában más kőzetekből bizonyos tényezők hatására alakulnak ki: hőmérséklet, nyomás.

A földgömb jellegzetes tulajdonsága a heterogenitása. Számos rétegre vagy gömbre oszlik, amelyek belső és külső részekre vannak osztva.

A Föld belső szférái: a földkéreg, a köpeny és a mag.

A földkéreg legheterogénebb. Mélységét tekintve 3 réteg van (felülről lefelé): üledékes, gránit és bazalt.

Üledékes réteg lágy és néha laza kőzetek alkotják, amelyek a Föld felszínén vízi vagy levegős környezetben lévő anyag lerakódásával keletkeztek. Az üledékes kőzetek általában párhuzamos síkok által határolt rétegekben helyezkednek el. A réteg vastagsága több métertől 10-15 km-ig változik. Vannak olyan területek, ahol az üledékes réteg szinte teljesen hiányzik.

gránitréteg főleg Al-ban és Si-ben gazdag magmás és metamorf kőzetekből áll. Az átlagos SiO 2 tartalom bennük több mint 60%, ezért a savas kőzetek közé sorolják őket. A réteg kőzeteinek sűrűsége 2,65-2,80 g/cm3. Vastagsága 20-40 km. Az óceáni kéreg részeként (például a Csendes-óceán fenekén) nincs gránitréteg, így a kontinentális kéreg szerves része.

Bazaltréteg a földkéreg tövében fekszik és folyamatos, vagyis a gránitrétegtől eltérően a kontinentális és az óceáni kéregben egyaránt jelen van. A gránitfelszíntől a Conrad-felszín (K) választja el, amelyen a szeizmikus hullámok sebessége 6-ról 6,5 km/s-ra változik. A bazaltréteget alkotó anyag kémiai összetételében és fizikai tulajdonságaiban közel áll a bazaltokhoz (kevésbé gazdag SiO 2-ben, mint a gránit). Az anyag sűrűsége eléri a 3,32 g/cm 3 -t. A hosszanti szeizmikus hullámok áthaladási sebessége 6,5-ről 7 km/sec-re nő az alsó határon, ahol a sebesség ismét megugrik és eléri a 8-8,2 km/sec-et. A földkéregnek ez az alsó határa mindenhol nyomon követhető, és Mohorović határnak (jugoszláv tudós) vagy M határnak nevezik.

Palást a földkéreg alatt található 8-80-2900 km mélységben. A hőmérséklet a felső rétegekben (100 km-ig) 1000-1300 o C, a mélységgel növekszik, és az alsó határon eléri a 2300 o C-ot, azonban ott szilárd állapotban van az anyag a nyomás hatására, ami nagy mélységben százezer és millió atmoszférát tesz ki. A mag határán (2900 km) a longitudinális szeizmikus hullámok törése és részleges visszaverődése figyelhető meg, de a keresztirányú hullámok nem lépik át ezt a határt (a „szeizmikus árnyék” 103° és 143° ív között mozog). A hullámterjedés sebessége a köpeny alsó részén 13,6 km/s.

Viszonylag a közelmúltban vált ismertté, hogy a köpeny felső részében dekompressziós kőzetréteg található - asztenoszféra, 70-150 km mélységben (az óceánok alatt mélyebben) fekszik, amelyben a rugalmas hullámsebesség körülbelül 3%-os csökkenése figyelhető meg.

Mag fizikai tulajdonságaiban élesen eltér az őt körülvevő köpenytől. A hosszanti szeizmikus hullámok áthaladási sebessége 8,2-11,3 km/s. A helyzet az, hogy a köpeny és a mag határán a hosszanti hullámok sebessége élesen 13,6-ról 8,1 km/s-ra csökken. A tudósok régóta arra a következtetésre jutottak, hogy a mag sűrűsége sokkal nagyobb, mint a felszíni héjak sűrűsége. Megfelelő légköri feltételek mellett meg kell felelnie a vas sűrűségének. Ezért széles körben úgy tartják, hogy a mag vasból és nikkelből áll, és mágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Ezeknek a fémeknek az atommagban való jelenléte az anyag fajsúly ​​szerinti elsődleges differenciálódásával jár. A meteoritok is a vas-nikkel mag mellett szólnak. A mag külső és belső részekre oszlik. A mag külső részén a nyomás 1,5 millió atm; sűrűsége 12 g/cm 3 . A hosszanti szeizmikus hullámok itt 8,2-10,4 km/s sebességgel terjednek. A belső mag folyékony halmazállapotú, és a benne lévő konvektív áramok indukálják a Föld mágneses terét. A belső magban a nyomás eléri a 3,5 millió atm-t, a sűrűség 17,3-17,9 g/cm 3, a hosszanti hullámok sebessége 11,2-11,3 km/sec. A számítások azt mutatják, hogy a hőmérsékletnek több ezer fokot kell elérnie (legfeljebb 4000 o). Az ott lévő anyag a nagy nyomás miatt szilárd halmazállapotú.

A Föld külső szférái: hidroszféra, légkör és bioszféra.

Hidroszféra egyesíti a természetben a vízformák teljes megnyilvánulási halmazát, kezdve a Föld felszínének 2/3-át elfoglaló összefüggő vízborítástól (tengerek és óceánok) és a kőzetek és ásványok részét képező vízig. ebben a felfogásban a hidroszféra a Föld folyamatos héja. Tanfolyamunk mindenekelőtt a hidroszférának azt a részét vizsgálja, amely önálló vízréteget képez - óceánszféra.

A Föld 510 millió km2-es teljes területéből 361 millió km2-t (71%) borít víz. Sematikusan a Világóceán fenekének domborműve úgy van ábrázolva hipszográfiás görbe. A szárazföldi magasságok és az óceánmélységek eloszlását mutatja; A tengerfenék 2 szintje jól látható 0-200 m és 3-6 km mélységben. Az első egy viszonylag sekély vizű terület, amely víz alatti platform formájában veszi körül az összes kontinens partjait. Ez egy kontinentális talapzat, ill polc. A tenger felől a polcot egy meredek víz alatti párkány határolja - kontinentális lejtő(3000 m-ig). 3-3,5 km mélységben van kontinentális láb. 3500 m alatt kezdődik óceáni meder (óceáni meder), melynek mélysége eléri a 6000 m-t A kontinentális láb és az óceánfenék alkotják a tengerfenék második, jól körülhatárolható szintjét, amely tipikusan óceáni kéregből áll (gránitréteg nélkül). Az óceán feneke között főleg a Csendes-óceán perifériás részein találhatók mélytengeri mélyedések (árkok)- 6000-től 11000 m-ig körülbelül így nézett ki a hipszografikus görbe 20 évvel ezelőtt. Az utóbbi idők egyik legfontosabb geológiai felfedezése a felfedezés volt óceánközépi gerincek - tengerfenék globális rendszere, amely legalább 2 kilométerrel az óceán feneke fölé emelkedik, és az óceánfenék területének legfeljebb 1/3-át foglalja el. Ennek a felfedezésnek a geológiai jelentőségét később tárgyaljuk.

Szinte az összes ismert kémiai elem megtalálható az óceán vizében, de csak 4 van túlsúlyban: O 2, H 2, Na, Cl. A tengervízben oldott kémiai vegyületek tartalmát (sótartalmát) tömegszázalékban, ill ppm(1 ppm = 0,1%). Az óceánvíz átlagos sótartalma 35 ppm (1 liter vízben 35 g só van). A sótartalom nagyon változó. Tehát a Vörös-tengerben eléri az 52 ppm-et, a Fekete-tengerben a 18 ppm-et.

Légkör a Föld legfelső léghéját képviseli, amely összefüggő burkolattal veszi körül. A felső határ nem egyértelmű, mivel a légkör sűrűsége a magassággal csökken, és fokozatosan levegőtlen térbe kerül. Az alsó határ a Föld felszíne. Ez a határ is önkényes, mivel a levegő egy bizonyos mélységig behatol a kőhéjba, és oldott formában van a vízoszlopban. A légkörben 5 fő szféra van (alulról felfelé): troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, ionoszféraÉs exoszféra. A troposzféra a geológia szempontjából fontos, mivel közvetlen kapcsolatban áll a földkéreggel, és jelentős hatással van rá.

A troposzférát nagy sűrűség, vízgőz, szén-dioxid és por állandó jelenléte jellemzi; a hőmérséklet fokozatos csökkenése a magassággal és a függőleges és vízszintes légáramlás megléte benne. A fő elemeken - O 2 és N 2 - kívül a kémiai összetétel mindig tartalmaz CO 2 -t, vízgőzt, néhány inert gázt (Ar), H 2 -t, kén-dioxidot és port. A troposzférában a levegő keringése nagyon összetett.

Bioszféra- egyfajta héj (V. I. Vernadsky akadémikus izolálta és elnevezett), egyesíti azokat a héjakat, amelyekben az élet jelen van. Nem foglal el külön teret, hanem behatol a földkéregbe, a légkörbe és a hidroszférába. A bioszféra nagy szerepet játszik a geológiai folyamatokban, részt vesz a kőzetek keletkezésében és pusztulásában egyaránt.

Az élő szervezetek a legmélyebben behatolnak a hidroszférába, amelyet gyakran az „élet bölcsőjének” neveznek. Az élet különösen gazdag az óceánszférában, annak felszíni rétegeiben. A tengerekben és óceánokban a fizikai és földrajzi helyzettől, elsősorban a mélységtől függően többféle víz található. bionómiai zónák(görög "biosz" - élet, "nomos" - törvény). Ezek a zónák különböznek az élőlények létezésének feltételeiben és összetételében. A polc területén 2 zóna található: partiÉs neritikus. A part menti zóna egy viszonylag keskeny sekély vízsáv, amelyet apály idején naponta kétszer leeresztenek. A part menti zónát sajátos jellegéből adódóan átmeneti kiszáradást tűrő szervezetek (tengeri férgek, egyes puhatestűek, tengeri sünök, csillagok) lakják. A talapzaton belüli árapályzónánál mélyebben található a neritikus zóna, amelyet a leggazdagabb tengeri élőlények népesítenek be. A fauna minden típusa széles körben képviselteti magát itt. Életmód szerint megkülönböztetik bentikusállatok (alul élők): ülő bentosz (korallok, szivacsok, mohafélék stb.), vándor bentosz (mászók - sündisznók, csillagok, rákok). Nekton az állatok képesek önállóan mozogni (halak, lábasfejűek); plankton (plankton) - vízben szuszpendálva (foraminifera, radiolaria, medúza). Megfelel a kontinentális lejtőnek batyális zóna, kontinentális láb és óceáni meder - mélységzóna. Az életkörülmények bennük nem túl kedvezőek - teljes sötétség, nagy nyomás, algahiány. Azonban még ott is nemrég fedezték fel őket az élet mélységes oázisai, víz alatti vulkánokra és hidrotermikus kiáramlási zónákra korlátozódik. Az itteni bióta óriás anaerob baktériumokon, vestimentiferákon és más sajátos organizmusokon alapul.

Az élő szervezetek Földbe való behatolásának mélységét elsősorban a hőmérsékleti viszonyok korlátozzák. Elméletileg a legrezisztensebb prokarióták esetében ez 2,5-3 km. Az élőanyag aktívan befolyásolja a légkör összetételét, amely modern formájában az oxigénnel, szén-dioxiddal és nitrogénnel dúsító szervezetek létfontosságú tevékenységének eredménye. Rendkívül fontos az élőlények szerepe a tengeri üledékek képződésében, amelyek közül sok ásványi anyag (kausztobiolitok, jászpilitek stb.).

Önellenőrző kérdések.

Hogyan alakultak ki a Naprendszer eredetével kapcsolatos nézetek?

Milyen a Föld alakja és mérete?

Milyen szilárd héjakból áll a Föld?

Miben különbözik a kontinentális kéreg az óceáni kéregtől?

Mi okozza a Föld mágneses mezejét?

Mi a hipszografikus görbe és típusa?

Mi az a bentosz?

Mi a bioszféra és határai?

A Föld a földi bolygók közé tartozik, és a gázóriásokkal, például a Jupiterrel ellentétben szilárd felszíne van. Méretében és tömegében is a legnagyobb a Naprendszer négy földi bolygója közül. Ezen túlmenően e négy bolygó közül a Föld rendelkezik a legnagyobb sűrűséggel, felszíni gravitációval és mágneses mezővel. Ez az egyetlen ismert bolygó, amelynek aktív lemeztektonikája van.

A Föld belseje kémiai és fizikai (reológiai) tulajdonságok szerint rétegekre tagolódik, de a többi földi bolygóval ellentétben a Földnek külön külső és belső magja van. A Föld külső rétege kemény héj, amely főleg szilikátokból áll. A köpenytől egy határvonal választja el, ahol a hosszanti szeizmikus hullámok sebessége élesen megnő - a Mohorovicic felület. A szilárd kéreg és a köpeny viszkózus felső része alkotja a litoszférát. A litoszféra alatt található az asztenoszféra, egy viszonylag alacsony viszkozitású, keménységű és szilárdságú réteg a felső köpenyben.

A felszín alatti 410-660 km-es mélységben jelentős változások következnek be a köpeny kristályszerkezetében, amely magában foglalja a felső és alsó köpenyt elválasztó átmeneti zónát. A köpeny alatt egy folyékony réteg található, amely olvadt vasból, nikkel, kén és szilícium keverékéből áll - a Föld magja. Szeizmikus mérések szerint 2 részből áll: egy ~1220 km sugarú szilárd belső magból és egy ~2250 km sugarú folyékony külső magból.

Forma

A Föld (geoid) alakja közel áll egy lapos ellipszoidhoz. A geoid és az ellipszoid közötti eltérés eléri a 100 métert.

A Föld forgása egyenlítői dudort hoz létre, így az egyenlítői átmérő 43 km-rel nagyobb, mint a sarki. A Föld felszínének legmagasabb pontja a Mount Everest (8848 m-rel a tengerszint felett), a legmélyebb pedig a Mariana-árok (10994 m-rel a tengerszint alatt). Az Egyenlítő domborúsága miatt a felszín legtávolabbi pontjai a Föld középpontjától az ecuadori Chimborazo vulkán csúcsa és a perui Huascaran-hegy.

Kémiai összetétel

A Föld tömege megközelítőleg 5,9736·1024 kg. A Földet alkotó atomok teljes száma ≈ 1,3-1,4·1050. Főleg vasból (32,1%), oxigénből (30,1%), szilíciumból (15,1%), magnéziumból (13,9%), kénből (2,9%), nikkelből (1,8%), kalciumból (1,5%) és alumíniumból (1,4%) áll. ); a fennmaradó elemek 1,2%-ot tesznek ki. A tömeges szegregáció miatt a magterületről azt gondolják, hogy vasból (88,8%), némi nikkelből (5,8%), kénből (4,5%) és körülbelül 1% egyéb elemekből áll. Figyelemre méltó, hogy a szén, amely az élet alapja, mindössze 0,1% a földkéregben.

Frank Clark geokémikus számításai szerint a földkéreg valamivel több, mint 47%-a oxigénből áll. A földkéreg leggyakoribb kőzetképző ásványai szinte teljes egészében oxidokból állnak; a kőzetek összes klór-, kén- és fluortartalma általában kevesebb, mint 1%. A fő oxidok a szilícium-dioxid (SiO 2), az alumínium-oxid (Al 2 O 3), a vas-oxid (FeO), a kalcium-oxid (CaO), a magnézium-oxid (MgO), a kálium-oxid (K 2 O) és a nátrium-oxid (Na 2 O) ) . A szilícium-dioxid főként savas közegként szolgál, és szilikátokat képez; minden jelentősebb vulkáni kőzet természete összefügg vele.

Belső szerkezet

A Föld más földi bolygókhoz hasonlóan réteges belső szerkezetű. Kemény szilikát héjakból (kéreg, rendkívül viszkózus köpeny) és fémes magból áll. A mag külső része folyékony (sokkal kevésbé viszkózus, mint a köpeny), a belső része pedig szilárd.

Belső hő

A bolygó belső hőjét a Föld kialakulásának korai szakaszában bekövetkezett anyagfelhalmozódásból visszamaradt maradékhő (kb. 20%) és az instabil izotópok: kálium-40, urán-238, urán radioaktív bomlásának kombinációja biztosítja. -235 és tórium-232. Ezek közül három izotóp felezési ideje meghaladja az egymilliárd évet. A bolygó középpontjában a hőmérséklet 6000 °C-ra (10 830 °F) emelkedhet (nagyobb, mint a Nap felszíne), a nyomás pedig elérheti a 360 GPa-t (3,6 millió atm). A mag hőenergiájának egy része csóvákon keresztül jut el a földkéregbe. A csapdák forró pontok és csapdák megjelenéséhez vezetnek. Mivel a Föld által termelt hő nagy részét radioaktív bomlás adja, a Föld történetének kezdetén, amikor még nem fogytak ki a rövid élettartamú izotópkészletek, bolygónk energiafelszabadulása sokkal nagyobb volt, mint most.

A Föld elveszíti a legtöbb energiát a lemeztektonika, a köpenyanyag felemelkedése révén az óceánok közepén. A hőveszteség utolsó fő típusa a litoszférán keresztüli hőveszteség, ahol nagyobb hőveszteség következik be az óceánban, mivel ott a földkéreg sokkal vékonyabb, mint a kontinensek alatt.

Litoszféra

Légkör

Az atmoszféra (az ógörögül ?τμ?ς - gőz és σφα?ρα - labda) a Föld bolygót körülvevő gázhéj; nitrogénből és oxigénből áll, nyomokban vízgőzből, szén-dioxidból és egyéb gázokból. Megalakulása óta jelentősen megváltozott a bioszféra hatására. Az oxigénes fotoszintézis 2,4-2,5 milliárd évvel ezelőtti megjelenése hozzájárult az aerob organizmusok fejlődéséhez, valamint a légkör oxigénnel való telítéséhez és az ózonréteg kialakulásához, amely megvéd minden élőlényt a káros ultraibolya sugaraktól.

A légkör határozza meg az időjárást a Föld felszínén, védi a bolygót a kozmikus sugaraktól, részben pedig a meteoritbombázástól. Szabályozza a fő klímaalkotó folyamatokat is: a víz körforgását a természetben, a légtömegek keringését és a hőátadást. A légköri gázok molekulái képesek felfogni a hőenergiát, megakadályozva annak kijutását a világűrbe, ezáltal növelve a bolygó hőmérsékletét. Ezt a jelenséget üvegházhatásnak nevezik. A fő üvegházhatású gázok a vízgőz, a szén-dioxid, a metán és az ózon. E hőszigetelő hatás nélkül a Föld átlagos felszíni hőmérséklete –18 és –23 °C között lenne (bár valójában 14,8 °C), és valószínűleg nem létezne élet.

A légkör alsó része a teljes tömegének mintegy 80%-át és az összes vízgőz 99%-át (1,3-1,5 1013 tonna) tartalmazza, ezt a réteget ún. troposzféra. Vastagsága változó és függ az éghajlat típusától és az évszakos tényezőktől: például a sarki régiókban körülbelül 8-10 km, a mérsékelt égövben akár 10-12 km, a trópusi vagy egyenlítői régiókban pedig eléri a 16-18 km-t. km. A légkörnek ebben a rétegében a hőmérséklet átlagosan 6 °C-kal csökken minden kilométerenként, ahogy az ember magasságban mozog. Fent található az átmeneti réteg - a tropopauza, amely elválasztja a troposzférát a sztratoszférától. A hőmérséklet itt 190-220 K között van.

Sztratoszféra- a légkör egy rétege, amely 10-12-55 km magasságban helyezkedik el (időjárási viszonyoktól és évszaktól függően). A légkör teljes tömegének legfeljebb 20% -át teszi ki. Ezt a réteget a hőmérséklet ~25 km-es magasságig történő csökkenése, majd a mezoszférával határos közel 0 °C-os emelkedés követi. Ezt a határt sztratopausának nevezik, és 47-52 km magasságban található. A sztratoszférában található a legmagasabb ózonkoncentráció a légkörben, amely megvédi a Föld összes élő szervezetét a Nap káros ultraibolya sugárzásától. A napsugárzás ózonréteg általi intenzív elnyelése a légkör ezen részén gyors hőmérséklet-emelkedést okoz.

Mezoszféra a Föld felszíne felett 50-80 km-es magasságban, a sztratoszféra és a termoszféra között található. Ezektől a rétegektől a mezopauza választja el (80-90 km). Ez a Föld leghidegebb helye, a hőmérséklet itt –100 °C-ra csökken. Ezen a hőmérsékleten a levegőben lévő víz gyorsan megfagy, és néha ködfelhőket képez. Közvetlenül napnyugta után megfigyelhetők, de a legjobb láthatóság akkor jön létre, ha 4-16°-kal a horizont alatt van. A Föld légkörébe kerülő meteoritok nagy része a mezoszférában ég el. A Föld felszínéről hulló csillagokként figyelik meg őket. 100 km-es tengerszint feletti magasságban hagyományos határvonal van a Föld légköre és az űr között. Karman vonal.

IN termoszféra a hőmérséklet gyorsan 1000 K-ra emelkedik, ez a benne lévő rövidhullámú napsugárzás elnyelésének köszönhető. Ez a légkör leghosszabb rétege (80-1000 km). Körülbelül 800 km-es magasságban a hőmérséklet emelkedése megáll, mivel a levegő itt nagyon ritka és gyengén nyeli el a napsugárzást.

Ionoszféra tartalmazza az utolsó két réteget. Itt a molekulák ionizálódnak a napszél hatására, és aurorák keletkeznek.

Exoszféra- a Föld légkörének külső és nagyon ritka része. Ebben a rétegben a részecskék képesek leküzdeni a Föld második szökési sebességét, és kijutnak a világűrbe. Ez lassú, de állandó folyamatot okoz, amelyet légköri disszipációnak neveznek. Többnyire könnyű gázok részecskéi kerülnek az űrbe: hidrogén és hélium. A legalacsonyabb molekulatömegű hidrogénmolekulák könnyebben érik el a szökési sebességet, és gyorsabban távoznak az űrbe, mint más gázok. Úgy gondolják, hogy a redukálószerek, például a hidrogén elvesztése szükséges feltétele volt az oxigén légkörben való tartós felhalmozódásának. Következésképpen a hidrogén azon képessége, hogy elhagyja a Föld légkörét, befolyásolhatta az élet kialakulását a bolygón. Jelenleg a légkörbe kerülő hidrogén nagy része vízzé alakul anélkül, hogy elhagyná a Földet, és a hidrogénvesztés főként a felső légkörben lévő metán pusztulásából következik be.

A légkör kémiai összetétele

A Föld felszínén a száraz levegő körülbelül 78,08% nitrogént (térfogat szerint), 20,95% oxigént, 0,93% argont és körülbelül 0,03% szén-dioxidot tartalmaz. Az összetevők térfogati koncentrációja a levegő páratartalmától függ - a benne lévő vízgőztartalomtól, amely 0,1-1,5% az éghajlattól, az évszaktól és a területtől függően. Például 20 °C-on és 60%-os relatív páratartalom mellett (a helyiség levegőjének átlagos páratartalma nyáron) a levegő oxigénkoncentrációja 20,64%. A fennmaradó komponensek aránya nem haladja meg a 0,1%-ot: hidrogén, metán, szén-monoxid, kén-oxidok és nitrogén-oxidok és egyéb inert gázok, kivéve az argont.

Ezenkívül mindig vannak szilárd részecskék a levegőben (a por szerves anyagok részecskéi, hamu, korom, pollen stb., alacsony hőmérsékleten - jégkristályok) és vízcseppek (felhők, köd) - aeroszolok. A szemcsés por koncentrációja a magassággal csökken. Az évszaktól, éghajlattól és helytől függően változik az aeroszol részecskék koncentrációja a légkörben. 200 km felett a légkör fő összetevője a nitrogén. 600 km feletti magasságban a hélium, 2000 km-től a hidrogén („hidrogénkorona”) dominál.

Bioszféra

A bioszféra (az ógörögül βιος - élet és σφα?ρα - gömb, labda) a földhéjak (lito-, hidro- és atmoszféra) részeinek gyűjteménye, amelyet élő szervezetek népesítenek be, ezek hatása alatt áll és létfontosságú tevékenységük termékei foglalják el . A bioszféra a Föld héja, amelyet élő szervezetek laknak be és alakítanak át. Legkorábban 3,8 milliárd évvel ezelőtt kezdett kialakulni, amikor az első organizmusok megjelentek bolygónkon. Magában foglalja a teljes hidroszférát, a litoszféra felső részét és a légkör alsó részét, vagyis az ökoszférát lakja. A bioszféra az összes élő szervezet összessége. Több millió növény-, állat-, gomba- és mikroorganizmusfaj otthona.

A bioszféra ökoszisztémákból áll, amelyek magukban foglalják az élő szervezetek közösségeit (biocenózis), azok élőhelyeit (biotóp), valamint a köztük lévő anyagot és energiát cserélő kapcsolatrendszereket. A szárazföldön főként a szélesség, a tengerszint feletti magasság és a csapadékkülönbségek választják el őket. Az Északi-sarkvidéken vagy az Antarktiszon, nagy tengerszint feletti magasságban vagy rendkívül száraz területeken található szárazföldi ökoszisztémákban viszonylag szegények a növények és az állatok; A fajok sokfélesége az egyenlítői öv trópusi esőerdőiben éri el csúcspontját.

A Föld mágneses tere

Első közelítéssel a Föld mágneses tere egy dipólus, amelynek pólusai a bolygó földrajzi pólusai mellett helyezkednek el. A mező magnetoszférát alkot, amely eltéríti a napszél részecskéit. Felhalmozódnak a sugárzási övekben, két koncentrikus tórusz alakú régióban a Föld körül. A mágneses pólusok közelében ezek a részecskék „kicsapódhatnak” a légkörbe, és aurorák megjelenéséhez vezethetnek.

A "mágneses dinamó" elmélet szerint a mező a Föld középső régiójában jön létre, ahol a hő elektromos áramot hoz létre a folyékony fémmagban. Ez viszont mágneses mező kialakulásához vezet a Föld közelében. A magban a konvekciós mozgások kaotikusak; a mágneses pólusok sodródnak, és időszakonként megváltoztatják a polaritásukat. Ez megfordulásokat okoz a Föld mágneses terén, ami átlagosan néhány millió évente többször előfordul. Az utolsó fordulat körülbelül 700 000 évvel ezelőtt történt.

Magnetoszféra- a Föld körüli térrégió, amely akkor keletkezik, amikor a töltött napszél részecskék áramlása mágneses tér hatására eltér eredeti pályájától. A Nap felőli oldalon az orrlökése körülbelül 17 km vastag, és körülbelül 90 000 km távolságra található a Földtől. A bolygó éjszakai oldalán a magnetoszféra megnyúlik, és hosszú hengeres alakot kap.

Amikor nagy energiájú töltött részecskék ütköznek a Föld magnetoszférájával, sugárzási övek (Van Allen övek) jelennek meg. Az aurórák akkor keletkeznek, amikor a napplazma a mágneses pólusok tartományában eléri a Föld légkörét.