Vanjske ljuske zemlje. Sfere Zemlje

Život na našem planetu nastao je kombinacijom mnogih čimbenika. Zemlja je na povoljnoj udaljenosti od Sunca – ne zagrijava se previše danju i ne prehlađuje se noću. Zemlja ima čvrstu površinu i na njoj postoji tekuća voda. Zračni omotač koji okružuje Zemlju štiti je od jakog kozmičkog zračenja i "bombardiranja" meteoritima. Naš planet ima jedinstvene značajke - njegova površina je okružena, u međusobnoj interakciji, s nekoliko ljuski: čvrsta, zračna i vodena.

Zračna ljuska - atmosfera se proteže iznad Zemlje do visine od 2-3 tisuće km, ali većina njezine mase koncentrirana je na površini planeta. Atmosferu drži na okupu Zemljina gravitacija, pa njezina gustoća opada s visinom. Atmosfera sadrži kisik, neophodan za disanje živih organizama. Atmosfera sadrži sloj ozona, takozvani zaštitni štit, koji apsorbira dio sunčevog ultraljubičastog zračenja i štiti Zemlju od viška ultraljubičastih zraka. Nemaju svi planeti u Sunčevom sustavu čvrstu ljusku: na primjer, površine divovskih planeta – Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna sastavljene su od plinova koji su zbog visokog tlaka i niskih temperatura u tekućem ili čvrstom stanju. Čvrsta ljuska Zemlje, ili litosfera, ogromna je masa stijena na kopnu i na dnu oceana. Pod oceanima i kontinentima ima različitu debljinu - od 70 do 250 km. Litosfera je podijeljena na velike blokove - litosferne ploče.

Vodena ljuska našeg planeta - hidrosfera uključuje svu vodu planeta - u čvrstom, tekućem i plinovitom stanju. Hidrosfera su mora i oceani, rijeke i jezera, podzemne vode, močvare, glečeri, vodena para u zraku i voda u živim organizmima. Vodena ljuska preraspoređuje toplinu koja dolazi od Sunca. Polagano se zagrijavajući, vodene mase Svjetskog oceana akumuliraju toplinu, a zatim je prenose u atmosferu, što omekšava klimu na kontinentima tijekom hladnih razdoblja. Uključena u svjetski ciklus, voda se neprestano kreće: isparavajući s površina mora, oceana, jezera ili rijeka, oblacima se prenosi na kopno i pada u obliku kiše ili snijega.

Školjka Zemlje, u kojoj postoji život u svim svojim manifestacijama, naziva se biosfera. Obuhvaća najgornji dio litosfere, hidrosferu i površinski dio atmosfere. Donja granica biosfere nalazi se u zemljinoj kori kontinenata na dubini od 4-5 km, a u zračnoj ljusci sfera života proteže se do ozonskog omotača.

Sve ljuske Zemlje utječu jedna na drugu. Glavni predmet proučavanja geografije je geografska ljuska - planetarna sfera, gdje su donji dio atmosfere, hidrosfera, biosfera i gornji dio litosfere isprepleteni i usko međusobno povezani. Zemljopisna ljuska se razvija prema dnevnim i godišnjim ritmovima, na nju utječu jedanaestogodišnji ciklusi Sunčeve aktivnosti, stoga je karakteristično obilježje geografske ljuske ritam tekućih procesa.

Geografski omotač se mijenja od ekvatora do polova i od podnožja do vrhova planina, karakteriziraju ga glavni obrasci: cjelovitost, jedinstvo svih komponenti, kontinuitet i heterogenost.

Brzi razvoj ljudske civilizacije doveo je do pojave ljuske u kojoj čovjek aktivno utječe na prirodu. Ova ljuska se zove noosfera, ili sfera uma. Ponekad ljudi mijenjaju površinu planeta čak i aktivnije od nekih prirodnih procesa. Grube intervencije u prirodi, zanemarivanje njezinih zakona može dovesti do činjenice da će s vremenom uvjeti na našem planetu postati neprihvatljivi za život.

Uvod

1. Osnovne ljuske zemlje

2. Sastav i fizička građa zemlje

3. Geotermalni režim zemlje

Zaključak

Popis korištenih izvora

Uvod

Geologija je znanost o strukturi i povijesti razvoja Zemlje. Glavni objekti istraživanja su stijene u koje je utisnut geološki zapis Zemlje, kao i suvremeni fizikalni procesi i mehanizmi koji djeluju kako na njenoj površini tako i u utrobi, čije proučavanje nam omogućuje da shvatimo kako se naš planet razvio u prošlost.

Zemlja se neprestano mijenja. Neke promjene nastaju iznenada i vrlo brzo (npr. vulkanske erupcije, potresi ili velike poplave), ali najčešće se događaju sporo (sloj oborine debljine ne više od 30 cm ruši se ili nakuplja tijekom stoljeća). Takve promjene nisu uočljive tijekom života jedne osobe, ali su se tijekom dužeg vremenskog razdoblja nakupile neke informacije o promjenama, a uz pomoć redovitih točnih mjerenja bilježe se čak i neznatni pomaci zemljine kore.

Povijest Zemlje započela je istodobno s razvojem Sunčevog sustava prije oko 4,6 milijardi godina. Međutim, geološki zapis karakterizira rascjepkanost i nepotpunost, budući da mnoge su drevne stijene uništene ili prekrivene mlađim sedimentima. Praznine je potrebno popuniti korelacijom s događajima koji su se dogodili negdje drugdje i za koje je dostupno više podataka, kao i analogijama i hipotezama. Relativna starost stijena utvrđuje se na temelju kompleksa fosilnih ostataka sadržanih u njima, a naslaga u kojima takvih ostataka nema, na temelju relativnog položaja oba. Osim toga, geokemijskim metodama može se odrediti apsolutna starost gotovo svih stijena.

U ovom radu razmatraju se glavne ljuske zemlje, njezin sastav i fizička struktura.

1. Osnovne ljuske zemlje

Zemlja ima 6 ljuski: atmosferu, hidrosferu, biosferu, litosferu, pirosferu i centrosferu.

Atmosfera je vanjska plinovita ovojnica Zemlje. Njegova donja granica prolazi kroz litosferu i hidrosferu, a gornja - na nadmorskoj visini od 1000 km. Atmosfera se dijeli na troposferu (pokretni sloj), stratosferu (sloj iznad troposfere) i ionosferu (gornji sloj).

Prosječna visina troposfere je 10 km. Njegova masa iznosi 75% ukupne mase atmosfere. Zrak u troposferi kreće se i vodoravno i okomito.

Stratosfera se uzdiže 80 km iznad troposfere. Njegov zrak, krećući se samo u vodoravnom smjeru, tvori slojeve.

Još više se proteže ionosfera, koja je dobila ime zbog činjenice da je njezin zrak stalno ioniziran pod utjecajem ultraljubičastih i kozmičkih zraka.

Hidrosfera pokriva 71% Zemljine površine. Prosječna slanost mu je 35 g/l. Temperatura površine oceana je od 3 do 32 °C, gustoća je oko 1. Sunčeva svjetlost prodire do dubine od 200 m, a ultraljubičaste zrake do dubine od 800 m.

Biosfera, odnosno sfera života, stapa se s atmosferom, hidrosferom i litosferom. Njegova gornja granica seže do gornjih slojeva troposfere, dok donja ide uz dno oceanskih bazena. Biosfera se dijeli na sferu biljaka (preko 500 000 vrsta) i sferu životinja (preko 1 000 000 vrsta).

Litosfera - kamena ljuska Zemlje - debela je od 40 do 100 km. Uključuje kontinente, otoke i dno oceana. Prosječna visina kontinenata iznad razine oceana: Antarktika - 2200 m, Azija - 960 m, Afrika - 750 m, Sjeverna Amerika - 720 m, Južna Amerika - 590 m, Europa - 340 m, Australija - 340 m.

Ispod litosfere je pirosfera - vatrena ljuska Zemlje. Njegova temperatura raste za oko 1°C na svaka 33 m dubine. Stijene na znatnim dubinama vjerojatno su u rastaljenom stanju zbog visokih temperatura i visokog tlaka.

Centrosfera, odnosno jezgra Zemlje, nalazi se na dubini od 1800 km. Prema većini znanstvenika, sastoji se od željeza i nikla. Tlak ovdje doseže 300000000000 Pa (3000000 atmosfera), temperatura je nekoliko tisuća stupnjeva. Stanje jezgre još uvijek nije poznato.

Vatrena kugla Zemlje nastavlja se hladiti. Tvrda ljuska se zgusne, vatrena se zgusne. Svojedobno je to dovelo do stvaranja čvrstih gromada – kontinenata. Međutim, utjecaj vatrene sfere na život planeta Zemlje još uvijek je vrlo velik. Konture kontinenata i oceana, klima i sastav atmosfere stalno su se mijenjali.

Egzogeni i endogeni procesi kontinuirano mijenjaju čvrstu površinu našeg planeta, što zauzvrat aktivno utječe na biosferu Zemlje.

2. Sastav i fizička građa zemlje

Geofizički podaci i rezultati proučavanja dubokih inkluzija ukazuju da se naš planet sastoji od nekoliko ljuski s različitim fizikalnim svojstvima, čija promjena odražava i promjenu kemijskog sastava tvari s dubinom i promjenu njezina agregacijskog stanja u funkciji pritisak.

Najgornja ljuska Zemlje - zemljina kora - ispod kontinenata ima prosječnu debljinu od oko 40 km (25-70 km), a ispod oceana - samo 5-10 km (bez sloja vode, u prosjeku 4,5 km) . Površina Mohorovichicha uzima se kao donji rub zemljine kore - seizmički presjek, na kojem se brzina širenja uzdužnih elastičnih valova naglo povećava s dubinom od 6,5-7,5 do 8-9 km / s, što odgovara povećanju u gustoći tvari od 2.8-3 .0 do 3.3 g/cm3.

Od površine Mohorovichicha do dubine od 2900 km prostire se Zemljin plašt; gornja najmanje gusta zona debljine 400 km ističe se kao gornji plašt. Interval od 2900 do 5150 km zauzima vanjska jezgra, a od ove razine do središta Zemlje, t.j. od 5150 do 6371 km, unutarnja je jezgra.

Zemljina jezgra zanimala je znanstvenike od svog otkrića 1936. godine. Bilo ga je iznimno teško snimiti zbog relativno malog broja seizmičkih valova koji su dopirali do njega i vraćali se na površinu. Osim toga, ekstremne temperature i tlakove jezgre dugo je bilo teško reproducirati u laboratoriju. Novo istraživanje moglo bi pružiti detaljniju sliku centra našeg planeta. Zemljina jezgra podijeljena je na 2 odvojena područja: tekuće (vanjska jezgra) i čvrsta (unutarnja), prijelaz između kojih se nalazi na dubini od 5.156 km.

Željezo je jedini element koji blisko odgovara seizmičkim svojstvima Zemljine jezgre i dovoljno ga ima u svemiru da predstavlja približno 35% mase planeta u jezgri planeta. Prema suvremenim podacima, vanjska jezgra je rotirajući mlaz rastaljenog željeza i nikla, dobar vodič električne energije. Uz njega se veže i nastanak Zemljinog magnetskog polja, s obzirom na to da, poput divovskog generatora, električne struje koje teku u tekućoj jezgri stvaraju globalno magnetsko polje. Sloj plašta, koji je u izravnom kontaktu s vanjskom jezgrom, je pod utjecajem, budući da su temperature u jezgri više nego u plaštu. Na nekim mjestima ovaj sloj stvara ogromne toplinske i masene tokove usmjerene na površinu Zemlje – perjanice.

Karakteristike Zemlje (oblik, veličina).

Zemlja je jedan od devet planeta koji se okreću oko Sunca. Prve ideje o oblicima i veličinama Zemlje pojavile su se u antičko doba. Antički mislioci (Pitagora - V. st. pr. Kr., Aristotel - III. st. pr. Kr., itd.) izražavali su ideju da naš planet ima sferni oblik. Newton je teorijski potkrijepio stajalište koje forma predstavlja elipsoid rotacije, ili sferoid. Razlika između polarnog i ekvatorijalnog polumjera je 21 km. Prema proračunima T. D. Zhonglovicha i S. I. Tropinine, prikazana je asimetrija Zemlje u odnosu na ekvator: južni pol se nalazi bliže ekvatoru nego sjeverni. U vezi s raščlanjenošću reljefa (prisutnost visokih planina i dubokih depresija), stvarni oblik Zemlje je složeniji od troosnog elipsoida. Najviša točka na Zemlji - planina Chomolungma na Himalaji - doseže visinu od 8848 m. Najveća dubina od 11.034 m pronađena je u Marijanskom rovu.. Godine 1873. njemački fizičar Listing nazvao je lik Zemlje geoidom, što doslovno znači "zemaljski". U Sovjetskom Savezu je trenutno prihvaćen elipsoid F. N. Krasovskog i njegovi učenici (A. A. Izotov i drugi), čije glavne parametre potvrđuju suvremena istraživanja i s orbitalnih stanica. Prema tim podacima, ekvatorijalni polumjer je 6378,245 km, polarni polumjer je 6356,863 km, a polarna kompresija je 1/298,25. Volumen Zemlje je 1,083 10 12 km 3, a masa 6 10 27 g.

Vanjske ljuske Zemlje.

Vanjske ljuske Zemlje su atmosfera, hidrosfera i litosfera. Plinoviti omotač Zemlje je atmosfera, pri dnu graniči s hidrosferom ili litosferom, a proteže se prema gore 1000 km. U njemu se razlikuju tri sloja: troposfera, koja se kreće; nakon njega je stratosfera; iza njega je ionosfera (gornji sloj).

Veličina hidrosfere - vodene ljuske Zemlje, iznosi 71% ukupne površine planeta. Prosječna slanost vode je 35 g/l. Površina oceana ima gustoću od približno 1 i temperaturu od 3-32 ° C. Sunčeve zrake ne mogu prodrijeti dublje od dvjesto metara, a ultraljubičaste - 800 m.

Stanište živih organizama je biosfera, ona se spaja s hidrosferom, atmosferom i litosferom. Gornji rub biosfere uzdiže se do gornjih kuglica troposfere, a donji seže do dna udubljenja u oceanima. Razlikuje sferu životinja (više od milijun vrsta) i sferu biljaka (više od 500 tisuća vrsta).

Debljina litosfere - kamene ljuske Zemlje, može varirati od 35 do 100 km. Obuhvaća sve kontinente, otoke i oceansko dno. Ispod njega je pirosfera, koja je vatrena ljuska našeg planeta. Temperatura se povećava za otprilike 1 °C svaka 33 metra dubine. Vjerojatno se na velikim dubinama, pod utjecajem ogromnog tlaka i vrlo visokih temperatura, stijene tope i nalaze se u stanju bliskom tekućem.

Faze evolucijskog razvoja Zemlje

Zemlja je nastala zgušnjavanjem pretežno visokotemperaturne frakcije značajnom količinom metalnog željeza, a preostali materijal blizu Zemlje, u kojem je željezo oksidirano i pretvoreno u silikate, vjerojatno je otišao za izgradnju Mjeseca.

Rane faze razvoja Zemlje nisu fiksirane u kamenim geološkim zapisima, prema kojima geološke znanosti uspješno obnavljaju njezinu povijest. Čak i najstarije stijene (njihova starost je obilježena ogromnom brojkom - 3,9 milijardi godina) proizvod su mnogo kasnijih događaja koji su se dogodili nakon formiranja samog planeta.

Rane faze postojanja našeg planeta obilježene su procesom njegove planetarne integracije (akumulacije) i naknadnom diferencijacijom, što je dovelo do formiranja središnje jezgre i primarnog silikatnog plašta koji je obavija. Formiranje aluminosilikatne kore oceanskog i kontinentalnog tipa odnosi se na kasnije događaje povezane s fizikalno-kemijskim procesima u samom plaštu.

Zemlja kao primarni planet nastala je na temperaturama ispod točke taljenja njenog materijala prije 5-4,6 milijardi godina. Zemlja je nastala akumulacijom kao kemijski relativno homogena lopta. Bila je to relativno homogena mješavina čestica željeza, silikata i manje sulfida, raspoređenih prilično ravnomjerno po cijelom volumenu.

Većina njegove mase nastala je na temperaturi ispod temperature kondenzacije visokotemperaturne frakcije (metal, silikat), tj. ispod 800° K. Općenito, završetak formiranja Zemlje nije mogao biti ispod 320° K. , što je diktirala udaljenost od Sunca. Udari čestica tijekom procesa akumulacije mogli bi povisiti temperaturu Zemlje u nastajanju, ali kvantitativna procjena energije ovog procesa ne može se napraviti dovoljno pouzdano.

Od početka formiranja mlade Zemlje bilježi se njezino radioaktivno zagrijavanje, uzrokovano raspadom radioaktivnih jezgri koje brzo izumiru, uključujući i određeni broj transuranskih koje su preživjele iz ere nuklearne fuzije, te raspadom danas očuvani radioizotopi i.

U ukupnoj radiogenoj atomskoj energiji u ranim epohama postojanja Zemlje bilo je dovoljno da se njezin materijal mjestimično počne topiti, nakon čega je uslijedilo otplinjavanje i izdizanje svjetlosnih komponenti u gornje horizonte.

Uz relativno homogenu raspodjelu radioaktivnih elemenata uz jednoliku raspodjelu radiogene topline po cijelom volumenu Zemlje, u njenom je središtu došlo do maksimalnog porasta temperature, nakon čega je uslijedilo izjednačavanje duž periferije. Međutim, u središnjim dijelovima Zemlje tlak je bio previsok za topljenje. Topljenje kao posljedica radioaktivnog zagrijavanja počelo je na nekim kritičnim dubinama, gdje je temperatura premašila točku taljenja nekog dijela Zemljinog primarnog materijala. U ovom slučaju, željezni materijal s primjesom sumpora počeo se topiti brže od čistog željeza ili silikata.

Sve se to dogodilo geološki prilično brzo, budući da ogromne mase rastaljenog željeza nisu mogle dugo ostati u nestabilnom stanju u gornjim dijelovima Zemlje. Na kraju se svo tekuće željezo zastaknulo u središnja područja Zemlje, formirajući metalnu jezgru. Njegov je unutarnji dio pod utjecajem visokog tlaka prešao u čvrstu gustu fazu, formirajući malu jezgru dublje od 5000 km.

Prije 4,5 milijardi godina započeo je asimetrični proces diferencijacije materijala planeta, što je dovelo do pojave kontinentalne i oceanske hemisfere (segmenta). Moguće je da je hemisfera suvremenog Tihog oceana bila segment u koji su mase željeza potonule prema središtu, a na suprotnoj hemisferi su se podigle s porastom silikatnog materijala i naknadnim otapanjem lakših aluminosilikatnih masa i hlapljivih komponenti. Topljive frakcije materijala plašta koncentrirale su najtipičnije litofilne elemente, koji su zajedno s plinovima i vodenom parom stigli na površinu primarne Zemlje. Na kraju planetarne diferencijacije većina silikata formirala je debeli plašt planeta, a produkti njegovog taljenja doveli su do razvoja aluminosilikatne kore, primarnog oceana i primarne atmosfere zasićene CO 2 .

AP Vinogradov (1971), na temelju analize metalnih faza meteoritske tvari, smatra da je čvrsta legura željeza i nikla nastala neovisno i izravno iz parne faze protoplanetarnog oblaka i kondenzirala se na 1500 °C. legura meteorita nikla, prema znanstvenicima, ima primarni karakter i sukladno tome karakterizira metalnu fazu zemaljskih planeta. Slitine željezo-nikl prilično velike gustoće, kako Vinogradov smatra, nastale su u protoplanetarnom oblaku, sinteriranom zbog visoke toplinske vodljivosti u zasebne komade koji su padali u središte oblaka plina i prašine, nastavljajući kontinuirani rast kondenzacije. Samo masa legure željeza i nikla, neovisno kondenzirana iz protoplanetarnog oblaka, mogla je formirati jezgre planeta zemaljskog tipa.

Visoka aktivnost primarnog Sunca stvorila je magnetsko polje u okolnom prostoru, što je pridonijelo magnetizaciji feromagnetskih tvari. To uključuje metalno željezo, kobalt, nikal i djelomično željezni sulfid. Curiejeva točka - temperatura ispod koje tvari stječu magnetska svojstva - za željezo je 1043 ° K, za kobalt - 1393 ° K, za nikal - 630 ° K i za željezni sulfid (pirotin, blizu troilita) - 598 ° K. magnetske sile za male čestice su mnogo redova veličine veće od gravitacijskih sila privlačenja, koje ovise o masama, tada bi akumulacija čestica željeza iz rashladne solarne maglice mogla početi na temperaturama ispod 1000°K u obliku velikih koncentracija i bila je mnogo puta učinkovitiji od nakupljanja silikatnih čestica pri drugim jednakim uvjetima. Željezni sulfid ispod 580°K također bi se mogao nakupljati pod utjecajem magnetskih sila nakon željeza, kobalta i nikla.

Glavni motiv zonske strukture našeg planeta bio je povezan s tijekom uzastopnog nakupljanja čestica različitog sastava - najprije jako feromagnetskih, zatim slabo feromagnetskih i, konačno, silikatnih i drugih čestica, čije je nakupljanje već bilo diktirano. uglavnom gravitacijskim silama narasle masivne metalne mase.

Dakle, glavni razlog zonalne strukture i sastava zemljine kore bilo je brzo radiogeno zagrijavanje, što je uvjetovalo porast njene temperature i dodatno pridonijelo lokalnom topljenju materijala, razvoju kemijske diferencijacije i feromagnetskih svojstava pod utjecajem solarna energija.

Stadij oblaka plina i prašine i formiranje Zemlje kao kondenzacije u ovom oblaku. Atmosfera je sadržavala H I Ne, došlo je do disipacije ovih plinova.

U procesu postupnog zagrijavanja protoplaneta došlo je do redukcije željeznih oksida i silikata, a unutarnji dijelovi protoplaneta obogaćeni su metalnim željezom. U atmosferu su ispuštani različiti plinovi. Do stvaranja plinova dolazi zbog radioaktivnih, radiokemijskih i kemijskih procesa. U početku su u atmosferu ispuštani uglavnom inertni plinovi: Ne(neon), Ns(nilsborij), CO 2(ugljični monoksid), H 2(vodik), Ne(helij), Ag(argon), kg(kripton), heh(ksenon). U atmosferi je stvorena restaurirajuća atmosfera. Možda je bilo i obrazovanja NH3(amonijak) kroz sintezu. Tada je, pored naznačenih, u atmosferu počeo ulaziti kiseli dim - CO 2, H 2 S, HF, SO2. Dogodila se disocijacija vodika i helija. Oslobađanje vodene pare i stvaranje hidrosfere uzrokovalo je smanjenje koncentracije visoko topivih i reaktivnih plinova ( CO2, H 2 S, NH3). U skladu s tim se mijenjao i sastav atmosfere.

Kroz vulkane i na druge načine nastavilo se oslobađanje vodene pare iz magme i magmatskih stijena, CO 2, TAKO, NH3, NE 2, SO2. Bilo je i selekcije H 2, Oko 2, ne, Ag, Ne, kr, Xe zbog radiokemijskih procesa i transformacija radioaktivnih elemenata. postupno se akumulira u atmosferi CO 2 I N 2. Došlo je do male koncentracije Oko 2 u atmosferi, ali i bili prisutni u njoj CH 4 , H 2 I TAKO(od vulkana). Kisik je oksidirao te plinove. Kako se Zemlja hladila, atmosfera je apsorbirala vodik i inertne plinove, a zadržavala ih gravitacija i geomagnetsko polje, kao i ostali plinovi primarne atmosfere. Sekundarna atmosfera sadržavala je nešto rezidualnog vodika, vode, amonijaka, sumporovodika i bila je izrazito reducirajućeg karaktera.

Tijekom formiranja proto-Zemlje, sva voda bila je u različitim oblicima povezana s tvari protoplaneta. Kako se Zemlja formirala od hladnog protoplaneta i kako se njezina temperatura postupno povećavala, voda se sve više uključivala u sastav silikatne magmatske otopine. Dio je ispario iz magme u atmosferu, a zatim se raspršio. Kako se Zemlja hladila, rasipanje vodene pare je slabilo, a zatim praktički potpuno prestalo. Atmosfera Zemlje počela se obogaćivati ​​sadržajem vodene pare. Međutim, atmosferske oborine i stvaranje vodenih tijela na površini Zemlje postali su mogući tek mnogo kasnije, kada je temperatura na površini Zemlje pala ispod 100°C. Pad temperature na Zemljinoj površini na manje od 100°C nedvojbeno je bio skok u povijesti Zemljine hidrosfere. Do tog trenutka voda je u zemljinoj kori bila samo u kemijski i fizički vezanom stanju, čineći zajedno sa stijenama jedinstvenu nedjeljivu cjelinu. Voda je bila u obliku plina ili vruće pare u atmosferi. Kako je temperatura Zemljine površine pala ispod 100°C, na njenoj površini počele su se stvarati prilično opsežne plitke akumulacije, kao posljedica obilnih kiša. Od tada su se na površini počela stvarati mora, a potom i primarni ocean. U stijenama Zemlje, zajedno s vodom vezanom učvršćujućom magmom i nastalim magmatskim stijenama, pojavljuje se slobodna kapajuća tekuća voda.

Hlađenje Zemlje pridonijelo je nastanku podzemnih voda, koje su se značajno razlikovale u kemijskom sastavu između sebe i površinskih voda primarnih mora. Zemaljska atmosfera, koja je nastala tijekom hlađenja početne vruće tvari iz hlapljivih materijala, para i plinova, postala je osnova za stvaranje atmosfere i vode u oceanima. Pojava vode na zemljinoj površini pridonijela je procesu atmosferske cirkulacije zračnih masa između mora i kopna. Neravnomjerna distribucija sunčeve energije po površini Zemlje uzrokovala je cirkulaciju atmosfere između polova i ekvatora.

Svi postojeći elementi nastali su u zemljinoj kori. Njih osam – kisik, silicij, aluminij, željezo, kalcij, natrij, kalij i magnezij – činilo je više od 99% zemljine kore po težini i broju atoma, dok su svi ostali činili manje od 1%. Glavna masa elemenata raspršena je u zemljinoj kori i samo mali dio njih formirao je nakupine u obliku mineralnih naslaga. U naslagama se elementi obično ne nalaze u čistom obliku. Tvore prirodne kemijske spojeve – minerale. Samo nekoliko njih - sumpor, zlato i platina - mogu se akumulirati u čistom izvornom obliku.

Stijena je materijal od kojeg su građeni dijelovi zemljine kore s manje-više postojanim sastavom i strukturom, koji se sastoji od nakupine nekoliko minerala. Glavni proces stvaranja stijena u litosferi je vulkanizam (slika 6.1.2). Na velikim dubinama magma je pod visokim tlakom i temperaturom. Magma (grčki: "gusto blato") sastoji se od niza kemijskih elemenata ili jednostavnih spojeva.

Riža. 6.1.2. Erupcija

S padom tlaka i temperature, kemijski elementi i njihovi spojevi se postupno "uređuju", tvoreći prototipove budućih minerala. Čim temperatura padne dovoljno da počne skrućivanje, minerali počinju izlučivati ​​iz magme. Ovu izolaciju prati proces kristalizacije. Kao primjer kristalizacije navodimo nastanak kristala soli NaCl(slika 6.1.3).

Sl.6.1.3. Struktura kristala kuhinjske soli (natrijev klorid). (Male kuglice su atomi natrija, velike kuglice su atomi klora.)

Kemijska formula pokazuje da je tvar izgrađena od istog broja atoma natrija i klora. U prirodi nema atoma natrijevog klorida. Tvar natrijev klorid izgrađena je od molekula natrijevog klorida. Kristali kamene soli sastoje se od atoma natrija i klora koji se izmjenjuju duž osi kocke. Tijekom kristalizacije, zbog elektromagnetskih sila, svaki od atoma u kristalnoj strukturi teži zauzeti svoje mjesto.

Kristalizacija magme dogodila se u prošlosti, a događa se i sada tijekom vulkanskih erupcija u različitim prirodnim uvjetima. Kada se magma skrutne na dubini, tada je proces njenog hlađenja spor, pojavljuju se zrnate dobro kristalizirane stijene, koje se nazivaju duboke. To uključuje granite, diarite, gabro, sijanite i peridotiti. Često, pod utjecajem aktivnih unutarnjih sila Zemlje, magma izlijeva na površinu. Na površini se lava hladi mnogo brže nego na dubini, pa su uvjeti za stvaranje kristala nepovoljniji. Kristali su manje izdržljivi i brzo se pretvaraju u metamorfne, labave i sedimentne stijene.

U prirodi ne postoje minerali i stijene koje postoje vječno. Bilo koja stijena je jednom nastala i jednog dana njenom postojanju dolazi kraj. Ne nestaje bez traga, već se pretvara u drugu stijenu. Dakle, kada se granit uništi, njegove čestice stvaraju slojeve pijeska i gline. Pijesak, kada je potopljen, može se pretvoriti u pješčenjak i kvarcit, a pri većem tlaku i temperaturi nastaje granit.

Svijet minerala i stijena ima svoj poseban "život". Postoje blizanci minerala. Na primjer, ako se pronađe mineral "olovnog sjaja", tada će mineral "cink blende" uvijek biti pored njega. Isti blizanci su zlato i kvarc, cinober i antimonit.

Postoje minerali "neprijatelji" - kvarc i nefelin. Kvarc po sastavu odgovara silicij dioksidu, nefelin - natrijevom aluminosilikatu. I premda je kvarc vrlo raširen u prirodi i dio je mnogih stijena, on ne "tolerira" nefelin i nikada se s njim ne pojavljuje na nekom mjestu. Tajna antagonizma povezana je s činjenicom da je nefelin nedovoljno zasićen silicijevim dioksidom.

U svijetu minerala postoje slučajevi kada se jedan mineral pokaže agresivnim i razvija se na račun drugog, kada se promijene uvjeti okoline.

Mineral, koji pada u druge uvjete, ponekad se ispostavi da je nestabilan, te se zamjenjuje drugim mineralom, zadržavajući svoj izvorni oblik. Takve se transformacije često događaju s piritom, koji je po sastavu sličan željeznom disulfidu. Obično tvori zlatno obojene kubične kristale s jakim metalnim sjajem. Pod utjecajem atmosferskog kisika pirit se raspada u smeđu željeznu rudu. Smeđa željezna ruda ne stvara kristale, ali, nastajući umjesto pirita, zadržava oblik svog kristala.

Takve minerale u šali nazivaju “varalicama”. Njihovo znanstveno ime je pseudomorfoze, ili lažni kristali; njihov oblik nije karakterističan za sastavni mineral.

Pseudomorfoze svjedoče o složenim odnosima između različitih minerala. Ni odnosi između kristala jednog minerala nisu uvijek jednostavni. U geološkim muzejima vjerojatno ste se više puta divili prekrasnim izraslinama kristala. Takve izrasline nazivaju se druze ili planinski grmovi. U ležištima minerala oni su predmet nepromišljenog "lova" ljubitelja kamena - kako početnika tako i iskusnih mineraloga (sl. 6.1.4).

Druzi su jako lijepi, pa je takvo zanimanje za njih sasvim razumljivo. Ali ne radi se samo o izgledu. Pogledajmo kako nastaju ovi kistovi kristala, saznajmo zašto se kristali po svom izduženju uvijek nalaze više ili manje okomito na površinu rasta, zašto u druze nema ili gotovo da nema kristala koji bi ležali ravno ili rasli koso. Čini se da bi tijekom formiranja "jezgre" kristala trebao ležati na površini rasta, a ne stajati okomito na njoj.

Riža. 6.1.4. Shema geometrijskog odabira rastućih kristala tijekom formiranja druze (prema D. P. Grigorievu).

Sva ova pitanja dobro su objašnjena teorijom geometrijskog odabira kristala poznatog mineraloga - profesora Lenjingradskog rudarskog instituta D. P. Grigorijeva. On je dokazao da niz razloga utječe na stvaranje kristalnih druza, ali u svakom slučaju rastući kristali međusobno djeluju. Neki od njih ispadaju "slabiji", pa njihov rast ubrzo prestaje. Oni "jači" nastavljaju rasti, a kako ih susjedi ne bi "sputali", protežu se prema gore.

Koji je mehanizam nastanka planinskih grmova? Kako se brojne različito orijentirane "jezgre" pretvaraju u mali broj velikih kristala smještenih više ili manje okomito na površinu rasta? Odgovor na ovo pitanje može se dobiti ako pažljivo razmotrimo strukturu druze, koja se sastoji od kristala zonske boje, odnosno onih u kojima promjene boje daju tragove rasta.

Pogledajmo pobliže uzdužni presjek Druse. Na neravnoj rastućoj površini vidljiv je niz kristalnih jezgri. Naravno, njihova produljenja odgovaraju smjeru najvećeg rasta. U početku su sve jezgre, bez obzira na orijentaciju, rasle istom brzinom u smjeru produljenja kristala. Ali onda su se kristali počeli dodirivati. Oni nagnuti brzo su se našli stisnuti od svojih okomito rastućih susjeda, ne ostavljajući im slobodnog prostora. Stoga su od mase različito orijentiranih malih kristala "preživjeli" samo oni koji su se nalazili okomito ili gotovo okomito na površinu rasta. Iza iskričavog hladnog sjaja kristalnog druza, pohranjenog u vitrinama muzeja, krije se dug život pun sudara...

Još jedan izvanredan mineraloški fenomen je kameni kristal sa snopovima mineralnih inkluzija rutila. Veliki poznavatelj kamena A. A. Malakhov rekao je da "kada okrenete ovaj kamen u svojim rukama, čini se da gledate na morsko dno kroz dubine probijene solarnim nitima." Na Uralu se takav kamen naziva "dlakavi", au mineraloškoj literaturi poznat je pod veličanstvenim imenom "Venerina kosa".

Proces stvaranja kristala počinje na određenoj udaljenosti od izvora vatrene magme, kada vruće vodene otopine silicija i titana ulaze u pukotine u stijenama. U slučaju smanjenja temperature, otopina se ispostavi da je prezasićena, iz nje se istovremeno talože kristali silicija (gorski kristal) i titanijev oksid (rutil). To objašnjava prodiranje gorskog kristala s rutilnim iglicama. Minerali kristaliziraju određenim slijedom. Ponekad se ističu istovremeno, kao u formiranju "Kose Venere".

Kolosalni destruktivni i stvaralački rad još uvijek traje u utrobi Zemlje. U lancima beskrajnih reakcija rađaju se nove tvari - elementi, minerali, stijene. Magma plašta juri iz nepoznatih dubina u tanku ljusku zemljine kore, probija se kroz nju, pokušavajući pronaći izlaz na površinu planeta. Valovi elektromagnetskih oscilacija, strujanja neurona, struja radioaktivnog zračenja iz utrobe zemlje. Upravo su oni postali jedni od glavnih u nastanku i razvoju života na Zemlji.

Zemlja je jedini planet u našem Sunčevom sustavu na kojem je nastao život. U mnogim aspektima, to je bilo olakšano prisustvom šest različitih školjki u njemu: atmosfere, hidrosfere, biosfere, litosfere, pirosfere i centrosfere. Svi oni međusobno su usko u interakciji, što se izražava razmjenom energije i materije. U ovom ćemo članku razmotriti njihov sastav, glavne karakteristike i svojstva.

Vanjske ljuske Zemlje su atmosfera, hidrosfera i litosfera.

Plinoviti omotač Zemlje je atmosfera, ispod nje graniči s hidrosferom ili litosferom, a proteže se prema gore 1000 km. U njemu se razlikuju tri sloja: troposfera, koja se kreće; nakon njega je stratosfera; iza njega je ionosfera (gornji sloj).

Visina troposfere je oko 10 km, a masa je 75% mase atmosfere. Pomiče zrak vodoravno ili okomito. Iznad je stratosfera, koja se proteže 80 km prema gore. Formira slojeve, krećući se u vodoravnom smjeru. Iza stratosfere je ionosfera, u kojoj je zrak stalno ioniziran.

Veličina hidrosfere - vodene ljuske Zemlje, iznosi 71% ukupne površine planeta. Prosječna slanost vode je 35 g/l. Površina oceana ima gustoću od približno 1 i temperaturu od 3-32 ° C. Oni su u stanju prodrijeti ne dublje od dvjesto metara, a ultraljubičasto - 800 m.

Stanište živih organizama je biosfera, ona se spaja s hidrosferom, atmosferom i litosferom. Gornji rub biosfere uzdiže se do gornjih kuglica troposfere, a donji seže do dna udubljenja u oceanima. Razlikuje sferu životinja (više od milijun vrsta) i sferu biljaka (više od 500 tisuća vrsta).

Debljina litosfere - kamene ljuske Zemlje, može varirati od 35 do 100 km. Obuhvaća sve kontinente, otoke i oceansko dno. Ispod njega je pirosfera, koja je vatrena ljuska našeg planeta. Temperatura se povećava za otprilike 1 °C svaka 33 metra dubine. Vjerojatno se na velikim dubinama, pod utjecajem ogromnog tlaka i vrlo visokih temperatura, stijene tope i nalaze se u stanju bliskom tekućem.

Položaj središnje ljuske Zemlje - jezgre - 1800 km dubine. Većina znanstvenika podržava verziju da se sastoji od nikla i željeza. U njemu je temperatura komponenti nekoliko tisuća Celzijevih stupnjeva, a tlak 3 000 000 atmosfera. Stanje jezgre još nije pouzdano proučeno, ali je poznato da se nastavlja hladiti.

Geosferne ljuske Zemlje se neprestano mijenjaju: vatrena se deblja, a čvrsta se deblja. Taj je proces svojedobno izazvao pojavu čvrstih kamenih blokova - kontinenata. I u naše vrijeme, vatrena sfera ne prestaje s utjecajem na život na planeti. Njegov utjecaj je vrlo velik. Neprestano mijenjajući konture kontinenata, klime, oceana,

Endogeni i utječu na kontinuiranu promjenu čvrste tvari koja utječe na biosferu planeta.

Sve vanjske ljuske Zemlje imaju zajedničko svojstvo - visoku pokretljivost, zbog čega se i najmanja promjena u bilo kojoj od njih odmah širi na cjelokupnu masu. To objašnjava zašto je ujednačenost sastava školjki relativna u različito vrijeme, iako su tijekom geološkog razvoja pretrpjele značajne promjene. Na primjer, u atmosferi, prema mnogim znanstvenicima, u početku nije bilo slobodnog kisika, ali je bio zasićen, a kasnije je, kao rezultat vitalne aktivnosti biljaka, dobio svoje sadašnje stanje. Na sličan se način mijenjao i sastav Zemljine vodene ljuske, što dokazuju i usporedni pokazatelji sastava soli zatvorenih voda i oceanskih. Cijeli se organski svijet promijenio na isti način, promjene se u njemu i dalje događaju.