Пошукова робота на тему:

Поняття природного середовища.

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’язаніміж 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.8:

 

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.8. 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 грунти, 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:

1. Осадовий, утворений осадовими породами (пісок, глина, гіпс, кам’яна
сіль, фосфорити, доломіти, вугілля, нафта, торф. Потужність цього шару
3км, середня густина — 2.5г/см3.

2. Гранітний, утворений переважно кислими магнетичними породами (граніт,
ліпарит, ліпаритовий порфірит, кварц, рогова обманка).

3. 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.

Грунти — 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:

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

2. 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.

Похожие записи