Основы достижения космологии XX века

В атмосфере наиболее заселен  слой толщиной до 50 метров. Вынос микроорганизмов  на высоты более 15 км возможен конвекционными потоками. За верхнюю границу биосферы условно принимается озоновый слой (около 10-15 км), выше него мощный поток  ультрафиолетового излучения убивает, вероятно, все живое. Однако исследования показывают, что защитить живые клетки от воздействия излучения и потоков  ионизирующих частиц достаточно просто. Такую защиту может, в частности, обеспечить железный метеорит диаметром  менее 0,6 мкм и стенками толщиной не более 0,1 мкм.

Нижняя граница распространения  живых организмов в литосфере  определяется температурой. По современным  представлениям, они могут жить при  температурах до 100°С (лекция 23). Обнаружение грибов в ядерных реакторах говорит о возможности живого переносить огромные потоки ионизирующего излучения. Известны организмы, не нуждающиеся в кислороде. Границы жизни определены весьма приблизительно.

Три основных биогеохимических принципа эволюции биосферы как целостного образования, сформулированные В.И. Вернадским, состоят в следующем.

Первый принцип вытекает из факта устойчивости геологических процессов в ходе исторического времени и состоит в том, что биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному значению.

Вовлекая неорганическое вещество в биотический круговорот, живое способно со временем проникать  в ранее недоступные области  и увеличивать перерабатывающую активность. Освоение новых областей осуществляется за счет увеличения разнообразия форм живых организмов. Другим проявлением  этого принципа можно считать  постоянство среднего химического  состава живого вещества с момента  формирования по настоящее время, таким  образом можно его назвать  правилом постоянства химической основы эволюционных процессов органического мира.

Второй принцип связывает воедино эволюцию в целом биосферы и отдельных видов. Он состоит в том, что эволюция видов, приводящая в ходе геологического развития к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию составляющих биосферы. Этот принцип задает правило направленности

192

эволюционных изменений  органического мира. Появление человека есть закономерный процесс, так как выделение его из животного мира связано с резким ростом процесса переработки окружающей среды.

Третий биогеохимический принцип основывается на геометрической прогрессии размножения живых организмов. В соответствии с ним в течение всего геологического времени заселение планеты должно быть максимально возможным для всего живого вещества.

Процесс заселения планеты  есть одно из следствий геометрической прогрессии размножения живых организмов и размеров планеты. В.И. Вернадский предложил рассматривать скорость заселения земной поверхности тем  или иным видом как характеристику его геохимической функции. Чем  больше скорость заселения, тем сильнее  вид перерабатывает окружающую среду. Учитывая исключительно высокие  темпы размножения живых организмов, этот принцип можно интерпретировать как правило полной заселенности Земли в любое геологическое время.

10. Образование и взаимодействие  оболочек Земли

Эволюция земной коры на Земле привела к образованию  атмосферы, гидросферы и биосферы. При  этом сформировался планетарный  природный комплекс, четыре компонента которого, то есть атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера находятся  в постоянном взаимодействии и обмениваются веществом и энергией. Каждый компонент  комплекса имеет свой химический состав, отличается присущими только ему свойствами. Они могут иметь  твердое, жидкое или газообразное состояние, свою организацию вещества, закономерности развития, могут быть органическими  или неорганическими.

Вступая во взаимодействие друг с другом эти природные компоненты оказывают взаимное влияют и приобретают  новые свойства. Так, на земной поверхности  в ходе длительного взаимодействия сфер сформировалась новая оболочка, обладающая своими, специфическими особенностями, которая была названа географической оболочкой. Учение о географической оболочке начало формироваться в  начале 20 в. Географическая оболочка –  основной объект физической географии.

Географическая оболочка имеет своеобразную пространственную структуру. Она трехмерна и сферична. Это зона наиболее активного взаимодействия природных компонентов, в которой наблюдается наибольшая интенсивность разнообразных физико-географических процессов и явлений. На некотором расстоянии вверх и вниз от земной поверхности, взаимодействие компонентов ослабевает, а затем и вовсе исчезает. Происходит это постепенно и границы географической оболочки – нечеткие. За верхнюю границу часто принимается озоновый слой на высоте 25-30 км. Нижнюю границу еографическойоболочкичасто проводят по разделу Мохоровичича, то есть по астеносфере, являющейся подошвой земной коры.

Компоненты еографической оболочки сложены веществами разного состава, находящимися в разном состоянии. Они разграничиваются системой активных поверхностей, где происходит взаимодействие вещества и трансформируются потоки энергии. К ним относятся: береговая зона, атмосферные и океанические фронты, приледниковые зоны.

Особенности географической оболочки:

1. Географическая оболочка отличается очень большой сложностью состава и разнообразным состоянием вещества;
2. В ней сосредоточена жизнь и существует человеческое общество;
3. Все физико-географические процессы в этой оболочке протекают за счет солнечной и внутренней энергии Земли;
4. Все виды энергии поступают в оболочку, трансформируются в ней и частично консервируются.

Основных свойств географической оболочки четыре.

1. Ритмичность, связанная  с солнечной активностью, движением  Земли вокруг Солнца, движением  Земли и Луны вокруг Солнца, солнечной системы вокруг центра  галактики.

2. Круговорот веществ  который делится на круговороты  воздушных масс и водных потоков,  которые образуют круговороты  воздуха и влаги, круговороты  минерального вещества и литосферные  круговороты, биологические и  биохимические круговороты.

3. Целостность и единство, которые проявляются в том,  что изменение одного компонента  природного комплекса неизбежно  вызывает изменение всех остальных  и всей системы, как целого. К тому же, изменения, произошедшие  в одном месте, отражаются на  всей оболочке, а иногда на  какой-либо ее части – в  другом месте. Единство и целостность  географической оболочки обеспечивается  системой перемещения вещества  и энергии.

Очень важной особенностью географической оболочки является ее способность сохранять свои основные свойства в течение всей истории  своего существования. За миллионы лет  на Земле изменилось расположение материков, состав атмосферы, произошло образование  и развитие биосферы. При этом осталась сущность географической оболочки, как  зоны контакта между геосферами, где  взаимодействуют эндогенные и экзогенные силы. Сохранились и основные ее свойства: присутствие воды в трех состояниях – жидком, твердом и  газообразном, наличие устойчивых границ между атмосферой, гидросферой и  литосферой, постоянство радиационного  и теплового балансов, постоянство  солевого состава Мирового океана и  т. д. Поэтому географическую оболочку называют геостатом, то есть системой, которая способна автоматически поддерживать определенное состояние природной среды. В историческом плане географическая оболочка являетсясамоорганизующейся системой, что приближает ее к биологическим системам.

Если мысленно разрезать  географическую оболочку от верхней  до нижней границы, то окажется, что  нижний ярус представлен плотным  веществом литосферы, а верхние  ярусы – более легким веществом  гидросферы и атмосферы. Такое устройство географической оболочки является результатом эволюции Земли, которая сопровождалась дифференциацией вещества: с выделением плотного вещества в центре Земли и более легкого – по периферии.

Многие физико-географические явления на земной поверхности распределяются в форме полос, вытянутых вдоль  параллелей, или под некоторым  углом к ним. Это свойство географических явлений называется зональностью.

Все компоненты географической оболочки несут на себе печать воздействия  мирового закона зональности. Зональность  отмечается для: климатических показателей, растительных группировок, типов почв. В основе зональности физико-географических явлений находится закономерность поступления на Землю солнечной радиации, приход которой убывает от экватора к полюсам.

На основе сочетания поступления  тепла и влаги в различные  районы земли формируется географическая поясность. Выделяется ряд географических поясов. Они внутренне неоднородны, что, прежде всего, связано с азональной циркуляцией атмосферы и переносом  влаги. На этом основании выделяются секторы. Как правило, их 3: два океанических (западный и восточный) и один континентальный.

Секторность – это географическая закономерность, которая выражается в смене основных природных показателей по долготе: от океанов в глубь материков. Все зональные явления определяются эндогенной энергией. Схемы зональности нарушаются орографическими условиями территории.

Высотная поясность – это закономерная смена природных показателей от уровня моря к вершинам гор. Определяется она сменой климата с высотой, в первую очередь изменением количества тепла и влаги. Впервые высотная зональность была описана А. Гумбольдтом.