Зовнішні шари землі. Сфери Землі

Життя на нашій планеті зародилося завдяки поєднанню багатьох факторів. Земля знаходиться на сприятливій відстані від Сонця - не надто сильно нагрівається вдень і не переохолоджується вночі. Земля має тверду поверхню і на ній існує вода в рідкому стані. Повітряна оболонка, що оточує Землю, захищає її від жорсткого космічного випромінювання та «бомбардування» метеоритами. Наша планета має унікальні особливості - її поверхню оперізують, взаємодіючи між собою, кілька оболонок: тверда, повітряна і водна.

Повітряна оболонка - атмосфера простягається над Землею до висоти 2-3 тис. км, але більшість її маси зосереджено біля поверхні планети. Атмосфера утримується силою тяжіння Землі, тому із висотою її щільність зменшується. Атмосфера містить кисень, необхідний дихання живих організмів. В атмосфері знаходиться шар озону, так званий захисний екран, який поглинає частину ультрафіолетової радіації Сонця та захищає Землю від надмірного ультрафіолетового проміння. Не всі планет Сонячної системи є тверда оболонка: наприклад, поверхні планет-гігантів - Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна складаються з газів, що у рідкому чи твердому стані через високого тиску і низьких температур. Тверда оболонка Землі, або літосфера, – це величезні маси гірських порід на суші та на дні океану. Під океанами та материками вона має різну товщину – від 70 до 250 км. Літосфера поділена на великі блоки – літосферні плити.

Водна оболонка нашої планети - гідросфера включає всю воду планети - в твердому, рідкому і газоподібному стані. Гідросфера - це моря та океани, річки та озера, підземні води, болота, льодовики, водяна пара в повітрі та вода в живих організмах. Водна оболонка перерозподіляє тепло, що надходить від Сонця. Повільно нагріваючись, водні товщі Світового океану накопичують тепло, а потім передають його атмосфері, що пом'якшує клімат на материках у холодні періоди. Залучена у світовий кругообіг, вода постійно переміщується: випаровуючись із поверхонь морів, океанів, озер або річок, вона хмарами переноситься на сушу і випадає у вигляді дощу чи снігу.

Оболонка Землі, у якій існує життя переважають у всіх її проявах, називається біосфера. Вона включає найвищу частину літосфери, гідросферу та приземну частину атмосфери. Нижня межа біосфери розташовується в земній корі материків на глибині 4-5 км, а повітряній оболонці сфера життя простягається до озонового шару.

Усі оболонки Землі впливають одна на одну. Основним об'єктом вивчення географії є ​​географічна оболонка - планетарна сфера, де переплітаються та тісно взаємодіють нижня частина атмосфери, гідросфера, біосфера та верхня частина літосфери. Географічна оболонка розвивається згідно з добовими та річними ритмами, на неї впливають одинадцятирічні цикли сонячної активності, тому характерною особливістю географічної оболонки є ритмічність процесів, що відбуваються.

Географічна оболонка змінюється від екватора до полюсів і від підніжжя до вершин гір, їй притаманні основні закономірності: цілісність, єдність всіх компонентів, безперервність і неоднорідність.

Бурхливий розвиток людської цивілізації призвело до появи оболонки, у якій людина активно впливає на природу. Ця оболонка називається ноосферою, або сферою розуму. Іноді люди змінюють поверхню планети навіть активніше, ніж деякі природні процеси. Грубе втручання в природу, нехтування її законами може призвести до того, що з часом умови на нашій планеті стануть неприйнятними для життя.

Вступ

1. Основні оболонки землі

2. Склад та фізична будова землі

3. Геотермічний режим землі

Висновок

Список використаних джерел

Вступ

Геологія - наука про будову та історію розвитку Землі. Основні об'єкти досліджень - гірські породи, в яких відображено геологічний літопис Землі, а також сучасні фізичні процеси та механізми, що діють як на її поверхні, так і в надрах, вивчення яких дозволяє зрозуміти, яким чином відбувався розвиток нашої планети в минулому.

Земля постійно змінюється. Деякі зміни відбуваються раптово і дуже бурхливо (наприклад, вулканічні виверження, землетруси або великі повені), але найчастіше - повільно (за століття зноситься або накопичується шар опадів потужністю трохи більше 30 див). Такі зміни не помітні протягом життя однієї людини, але накопичені деякі відомості про зміни за тривалий термін, а за допомогою регулярних точних вимірів фіксуються навіть незначні рухи земної кори.

Історія Землі розпочалася одночасно з розвитком Сонячної системи приблизно 4,6 млрд років тому. Проте за геологічного літопису характерні фрагментарність і неповнота, т.к. багато стародавніх пород були зруйновані або перекриті молодішими опадами. Прогалини повинні заповнюватися за допомогою кореляції з подіями, що відбувалися в інших місцях і про які є більше даних, а також методом аналогій та висуненням гіпотез. Відносний вік порід визначається на підставі комплексів викопних залишків, що містяться в них, а відкладень, в яких такі залишки відсутні, - за взаємним розташуванням тих та інших. Крім того, абсолютний вік багатьох порід може бути встановлений геохімічними методами.

У цій роботі розглянуто основні оболонки землі, її склад та фізичну будову.

1. Основні оболонки землі

Земля має 6 оболонок: атмосферу, гідросферу, біосферу, літосферу, піросферу та центросферу.

Атмосфера – зовнішня газова оболонка Землі. Її нижня межа проходить літосферою і гідросферою, а верхня - на висоті 1000 км. В атмосфері розрізняють тропосферу (шар, що рухається), стратосферу (шар над тропосферою) і іоносферу (верхній шар).

Середня висота тропосфери – 10 км. Її маса становить 75% усієї маси атмосфери. Повітря тропосфери переміщається як у горизонтальному, і у вертикальному напрямах.

Над тропосферою на 80 км. піднімається стратосфера. Її повітря, що переміщається лише у горизонтальному напрямку, утворює шари.

Ще вище тягнеться іоносфера, що отримала свою назву у зв'язку з тим, що її повітря постійно іонізується під впливом ультрафіолетових та космічних променів.

Гідросфера займає 71% Землі. Її середня солоність становить 35 г/л. Температура океанічної поверхні – від 3 до 32°С, щільність – близько 1. Сонячне світло проникає на глибину 200 м, а ультрафіолетові промені – на глибину до 800 м.

Біосфера, або сфера життя, зливається з атмосферою, гідросферою та літосферою. Її верхня межа досягає верхніх шарів тропосфери, нижня - проходить дном океанських западин. Біосфера поділяється на сферу рослин (понад 500 000 видів) та сферу тварин (понад 1 000 000 видів).

Літосфера – кам'яна оболонка Землі – товщиною від 40 до 100 км. Вона включає материки, острови та дно океанів. Середня висота материків над рівнем океану: Антарктиди – 2200 м, Азії – 960 м, Африки – 750 м, Північної Америки – 720 м, Південної Америки – 590 м, Європи – 340 м, Австралії – 340 м.

Під літосферою розташована піросфера – вогненна оболонка Землі. Її температура підвищується приблизно 1°С кожні 33 м глибини. Породи на значних глибинах унаслідок високих температур та великого тиску, ймовірно, перебувають у розплавленому стані.

Центросфера або ядро ​​Землі розташована на глибині 1800 км. На думку більшості вчених, вона складається із заліза та нікелю. Тиск тут досягає 30000000000 Па (3000000 атмосфер), температура - кілька тисяч градусів. У якому стані знаходиться ядро, поки що невідомо.

Вогняна сфера Землі продовжує охолоджуватися. Тверда оболонкою товщає, вогненна - згущується. Свого часу це призвело до формування твердих кам'яних брил - материків. Однак вплив вогненної сфери на життя планети Земля все ще дуже великий. Неодноразово змінювалися контури материків і океанів, клімат, склад атмосфери.

Екзогенні та ендогенні процеси безперервно змінюють тверду поверхню нашої планети, що, своєю чергою, активно впливає на біосферу Землі.

2. Склад та фізична будова землі

Геофізичні дані та результати вивчення глибинних включень свідчать про те, що наша планета складається з кількох оболонок з різними фізичними властивостями, зміна яких відображає зміну хімічного складу речовини з глибиною, так і зміну його агрегатного стану як функції тиску.

Найвища оболонка Землі – земна кора – під континентами має середню товщину близько 40 км (25-70 км), а під океанами – всього 5-10 км (без шару води, що становить у середньому 4,5 км). За нижню кромку земної кори приймається поверхня Мохоровичича - сейсмічний розділ, на якому стрибкоподібно збільшується швидкість поширення поздовжніх пружних хвиль із глибиною від 6,5-7,5 до 8-9 км/с, що відповідає збільшенню щільності речовини від 2,8-3 0 до 33 г/см3.

Від поверхні Мохоровичича до глибини 2900 км. простягається мантія Землі; верхня найменш щільна зона товщиною 400 км виділяється як верхня мантія. Інтервал від 2900 до 5150 км зайнятий зовнішнім ядром, як від цього рівня до центру Землі, тобто. від 5150 до 6371 км., знаходиться внутрішнє ядро.

Земне ядро ​​цікавило вчених з його відкриття 1936 року. Отримати його зображення було надзвичайно важко через відносно невелику кількість сейсмічних хвиль, що досягали його і поверталися до поверхні. Крім того, екстремальні температури та тиск ядра довгий час важко було відтворити в лабораторії. Нові дослідження здатні забезпечити детальнішу картину центру нашої планети. Земне ядро ​​поділяється на 2 окремі області: рідку (зовнішнє ядро) та тверду (внутрішнє), перехід між якими лежить на глибині 5156 км.

Залізо - єдиний елемент, який близько відповідає сейсмічним властивостям земного ядра і досить рясно поширений у Всесвіті, щоб у ядрі планети приблизно 35% її маси. За сучасними даними, зовнішнє ядро ​​є обертовими потоками розплавленого заліза і нікелю, що добре проводять електрику. Саме з ним пов'язують походження земного магнітного поля, вважаючи, що, подібно до гігантського генератора, електричні струми, що течуть у рідкому ядрі, створюють глобальне магнітне поле. Шар мантії, що у безпосередньому зіткненні із зовнішнім ядром, відчуває його вплив, оскільки температури у ядрі вище, ніж у мантії. Місцями цей шар породжує величезні, спрямовані до Землі тепломассопотоки - плюми.

Характеристика Землі (форма, розміри).

Земля одна з дев'яти планет, що обертаються навколо Сонця. Перші уявлення про форми і розміри Землі з'явилися ще в давнину. Античні мислителі (Піфагор – V ст. до н.е., Аристотель – III ст. до н.е. та ін.) висловлювали думку, що наша планета має кулясту форму. Ньютон теоретично обґрунтував положення про те, форма представляє еліпсоїд обертання,або сфероїд.Різниця полярного та екваторіального радіусів становить 21 км. За розрахунками Т. Д. Жонгловича і С. І. Тропініна показана несиметричність Землі по відношенню до екватора: південний полюс розташований ближче до екватора, ніж північний. У зв'язку з розчленуванням рельєфу (наявністю високих гір і глибоких западин) дійсна форма Землі є складнішою, ніж тривісний еліпсоїд. Найбільш висока точка на Землі – гора Джомолунгма у Гімалаях – досягає висоти 8848м. Найбільша глибина 11 034 м виявлена ​​в Маріанській западині. еліпсоїд Ф. Н. Красовськогота його учнів (А. А. Ізотова та ін.), основні параметри якого підтверджуються сучасними дослідженнями та з орбітальних станцій. За даними екваторіальний радіус дорівнює 6378,245 км, полярний радіус - 6356,863 км, полярне стиск- 1/298,25. Обсяг Землі становить 1,083 10 12 км 3 а маса - 6 10 27 р.

Зовнішні шари Землі.

Зовнішні оболонки Землі – атмосфера, гідросфера, літосфера. Газова оболонка Землі - атмосфера, внизу вона межує з гідросферою або літосферою, а вгору тягнеться на 1000 км. У ній виділяються три шари: тропосфера, що є рухомою; після неї знаходиться стратосфера; за нею - іоносфера (верхній шар).

Розмір гідросфери - водної оболонки Землі, що становить 71% від усієї поверхні планети. Середня солоність води – 35 г/л. Океанічна поверхня має щільність приблизно 1 і температуру 3-32 ° С. Сонячні промені здатні проникати не глибше двохсот метрів, а ультрафіолетові - на 800 м.

Сфера існування живих організмів – біосфера, вона зливається з гідросферою, атмосферою та літосферою. Верхній край біосфери піднімається до верхніх куль тропосфери, а нижній досягає дна западин в океанах. У ній виділяють сферу тварин (більше мільйона видів) та сферу рослин (понад 500 тис. видів).

Товщина літосфери – кам'яної оболонки Землі може змінюватися від 35 до 100 км. До неї входять усі материки, острови та океанічне дно. Нижче під нею знаходиться піросфера, яка є вогненною оболонкою нашої планети. У ній спостерігається підвищення температури приблизно на 1° через кожні 33 метри вглиб. Ймовірно, на великій глибині під впливом величезного тиску і дуже високих температур породи розплавлені та перебувають у стані, близькому до рідкого.

Етапи еволюційного розвитку Землі

Земля виникла шляхом згущення переважно високотемпературної фракції зі значною кількістю металевого заліза, а навколоземний матеріал, що залишився, в якому залізо окислилося і перейшло до складу силікатів, ймовірно, пішов на побудову Місяця.

Ранні стадії розвитку Землі не фіксовані в кам'яному геологічному літописі, за яким геологічні науки успішно відновлюють її історію. Навіть найдавніші гірські породи (їх вік відзначається величезною цифрою - 3,9 млрд. років) є продуктом значно пізніших подій, що настали після формування самої планети.

Ранні стадії існування нашої планети знаменувалися процесом її загальнопланетарної інтеграції (акумуляції) і подальшої диференціації, які призвели до утворення центрального ядра і первинної силікатної мантії, що його обволікає. Утворення алюмосилікатної кори океанічного та континентального типів відноситься до пізніших подій, пов'язаних з фізико-хімічними процесами у самій мантії.

Земля як первинна планета утворилася при температурах нижче за точку плавлення її матеріалу 5-4,6 млрд. років тому. Земля виникла шляхом акумуляції як хімічно відносно однорідна куля. Вона була порівняно однорідною сумішшю частинок заліза, силікатів, менше сульфідів, розподілених по всьому об'єму досить рівномірно.

Більшість її маси утворилася при температурі нижче температури конденсації високотемпературної фракції (металевої, силікатної), т. е. нижче 800° До. У цілому завершення формування Землі було відбуватися нижче 320° До, що диктувалося відстанню від Сонця. Удари частинок у процесі акумуляції могли підняти температуру Землі, що народжується, але кількісна оцінка енергії цього процесу не може бути проведена досить надійно.

З початку формування молодої Землі відзначався її радіоактивний нагрівання, викликаний розпадом радіоактивних ядер, що швидко вимирають, включаючи деяку кількість трансуранових, що збереглися від епохи ядерного синтезу, і розпадом нині збережених радіоізотопів і.

У загальній радіогенної атомної енергії в ранні епохи існування Землі було достатньо для того, щоб її матеріал подекуди став плавитися з подальшою дегазацією та підйомом легких компонентів у верхні горизонти.

При відносно однорідному розміщенні радіоактивних елементів з рівномірним розподілом радіогенного тепла по всьому об'єму Землі максимальне зростання температур відбувалося у її центрі з наступним вирівнюванням по периферії. Однак у центральних областях Землі тиск був надто високим для плавлення. Плавлення внаслідок радіоактивного нагрівання почалося на деяких критичних глибинах, де температура перевищила точку плавлення якоїсь частини первинного матеріалу Землі. При цьому залізний матеріал з домішкою сірки почав плавитися швидше ніж чисто залізний або силікатний.

Усе це сталося геологічно досить швидко, оскільки величезні маси розплавленого заліза було неможливо перебувати довго у нестійкому стані у верхніх частинах Землі. Зрештою, все рідке скло залізо в центральні області Землі, утворивши металеве ядро. Внутрішня частина його перейшла в тверду щільну фазу під впливом високого тиску, сформувавши маленьке ядро ​​глибше за 5000 км.

Асиметричний процес диференціації матеріалу планети почався 4,5 млрд. років тому, що призвів до появи континентальної та океанічної півкуль (сегментів). Не виключено, що півкуля сучасного Тихого океану була тим сегментом, в який маси заліза занурювалися до центру, а в протилежній півкулі здіймалися з підняттям силікатного матеріалу і подальшим виплавленням легших алюмосилікатних мас і летючих компонентів. У легкоплавких фракціях матеріалу мантії зосередилися найбільш типові літофільні елементи, що надійшли разом із газами та парами води на поверхню первинної Землі. Більшість силікатів при завершенні планетарної диференціації утворила потужну мантію планети, а продукти її виплавлення дали початок розвитку алюмосилікатної кори, первинного океану та первинної атмосфери, насиченої СО 2 .

А. П. Виноградов (1971) на підставі аналізу металевих фаз метеоритної речовини вважає, що твердий залізонікелевий сплав виник незалежно і безпосередньо з парової фази протопланетної хмари і конденсувався при 1500° С. Залізонікелевий сплав метеоритів, на думку вченого, має первинний характер і характеризує металеву фазу земних планет. Залізонікелеві сплави досить високої щільності, як вважає Виноградов, виникли в протопланетній хмарі, спекалися завдяки великій теплопровідності в окремі шматки, які падали до центру газово-пилової хмари, продовжуючи безперервно конденсаційне зростання. Тільки маса залізонікелевого сплаву, що незалежно конденсувалася з протопланетної хмари, могла утворити ядра планет земного типу.

Висока активність первинного Сонця створювала в навколишньому просторі магнітне поле, що сприяло намагнічування феромагнітних речовин. До них належать металеве залізо, кобальт, нікель, частково сірчисте залізо. Крапка Кюрі - температура, нижче якої речовини набувають магнітні властивості, - для заліза дорівнює 1043 ° К, для кобальту - 1393 ° К, для нікелю - 630 ° К і для сірчистого заліза (пірротину, близького до троіліту) - 598 ° К. Оскільки магнітні сили для дрібних частинок на багато порядків перевищують гравітаційні сили тяжіння, що залежать від мас, то акумуляція частинок заліза з сонячної туманності, що охолоджується, могла початися при температурах нижче 1000° К у вигляді великих згущень і була в багато разів ефективніша, ніж як рівних умовах. Сірчисте залізо нижче 580° також могло акумулюватися під впливом магнітних сил за залізом, кобальтом і нікелем.

Основний мотив зональної будови нашої планети був пов'язаний з ходом послідовної акумуляції частинок різного складу – спочатку сильно феромагнітних, потім слабоферомагнітних і, нарешті, силікатних та інших частинок, накопичення яких диктувалося вже переважно силами гравітації масивних металевих мас, що виросли.

Таким чином, основною причиною зональної будови та складу земної кори став швидкий радіогенний нагрівання, що визначив підвищення його температури та сприяв у подальшому локальному плавленню матеріалу, розвитку хімічної диференціації та феромагнітних властивостей під впливом сонячної енергії.

Стадія газово-пилової хмари та утворення Землі як згущення в цій хмарі. Атмосфера містила Ні Не, відбувалася дисипація цих газів

У процесі поступового розігріву протопланети відбувалося відновлення оксидів заліза та силікатів, внутрішні частини протопланети збагачувалися металевим залізом. У повітря виділялися різні гази. Утворення газів відбувалося за рахунок радіоактивних, радіохімічних та хімічних процесів. У атмосферу виділялися спочатку переважно інертні гази: Ne(неон), Ns(нільсборій), СО 2(окис вуглецю), Н 2(водень), Не(гелій), Аг(аргон), Кг(криптон), Хе(Ксенон). У атмосфері створювалася відновлювальна обстановка. Можливо, йшла й деяка освіта NH 3(Аміак) за рахунок синтезу. Потім в атмосферу, крім зазначених, почали надходити кислі дими. СО 2, H 2 S, HF, SO 2. Відбувалася дисоціація водню та гелію. Виділення водяної пари та утворення гідросфери зумовлювали зниження концентрацій добре розчинних та хімічно активних газів ( CO 2, H 2 S, NH 3). Склад атмосфери відповідно змінювався.

Через вулкани та іншими шляхами тривало виділення з магми та магматичних порід водяної пари, СО 2, СО, NH 3, NO 2, SO 2. Відбувалося також виділення Н 2, Про 2 ,, Аг, Ne, Kr, Xeза рахунок радіохімічних процесів та перетворень радіоактивних елементів. В атмосфері поступово накопичувалися СО 2і N 2. З'явилася невелика концентрація Про 2в атмосфері, але були присутні в ній також СН 4 , H 2і СО(З вулканів). Кисень окислював ці гази. У міру остигання Землі водень та інертні гази поглиналися атмосферою, утримувалися земним тяжінням та геомагнітним полем, як і інші гази первинної атмосфери. Вторинна атмосфера містила у собі певний залишок водню, воду, аміак, сірководень і мала різко відновлювальний характер.

При утворенні прото-Землі, вся вода була різною формою пов'язаної з речовиною протопланети. У міру того, як з холодної протопланети формувалася Земля і поступово підвищувалася її температура, вода все більше входила до складу силікатного магматичного розчину. Частина її при цьому випаровувалась з магми в атмосферу, а потім і дисипувала. У міру охолодження Землі дисипація водяної пари слабшала, а потім практично припинилася зовсім. Атмосфера Землі стала збагачуватися вмістом водяної, пари. Однак атмосферні опади та виникнення водойм на поверхні Землі стали можливі лише значно пізніше, коли температура на поверхні Землі стала нижчою за 100°С. Зниження температури лежить на поверхні Землі до величини менш як 100°З було, безсумнівно, стрибком історія гідросфери Землі. До цього часу вода в земній корі знаходилася лише в хімічно та фізично пов'язаному стані, становлячи разом із породами єдине неподільне ціле. Вода була у вигляді газу або гарячої пари в атмосфері. У міру того як температура поверхні Землі ставала нижче 100 ° С, на її поверхню стали утворювалися досить великі неглибокі водоймища, в результаті випадання дощів. З цього часу на поверхні стали формуватися моря, а потім первинний океан. У породах Землі, поряд зі зв'язаною водою застигаючою магмою і магматичних порід, що виникли, з'являється вільна крапельнорідка вода.

Охолодження Землі сприяло виникненню підземних вод, які значно відрізнялися за хімічним складом між собою та поверхневими водами первинних морів. Земна атмосфера, що виникла при охолодженні початкової гарячої речовини з легколетючих матеріалів, пар і газів, стала основою для утворення атмосфери та води в океанах. Виникнення води на земній поверхні сприяло процесу виникнення атмосферної циркуляції повітряних мас між морем та сушею. Нерівномірний розподіл земної поверхні сонячної енергії став причиною атмосферної циркуляції між полюсами і екватором.

У земній корі формувалися всі елементи. Вісім з них – кисень, кремній, алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій та магній – склали за вагою та числом атомів понад 99 % земної кори, а на частку всіх інших припало менше 1 %. Головна маса елементів розсіяна в земній корі і лише невелика частина їх утворила скупчення як родовищ корисних копалин. На родовищах елементи зазвичай не зустрічаються у чистому вигляді. Вони утворюють природні хімічні сполуки – мінерали. Лише не багато - сірка, золото і платина - можуть накопичуватися в чистому самородному вигляді.

Гірська порода, це матеріал, з якого побудовані ділянки земної кори з більш менш постійним складом і будовою, що складається з скупчення декількох мінералів. Основним, породотворчим процесом у літосфері є вулканізм (рис. 6.1.2). На великій глибині магма знаходиться в умовах високого тиску та температури. Магма (грецьк. «густий бруд») складається з низки хімічних елементів або простих сполук.

Рис. 6.1.2. Виверження вулкана

При падінні тиску та температури хімічні елементи та їх сполуки поступово «упорядковуються», формуючи прообрази майбутніх мінералів. Щойно температура знизиться стільки, що почнеться твердіння, з магми починають виділятися мінерали. Це виділення супроводжується процесом кристалізації. Як приклад кристалізації наведемо формування кристала кухонної солі NaCl(Рис. 6.1.3).

Рис.6.1.3. Структура кристала кухонної солі (хлористого натрію). (Маленькі кулі – атоми натрію, великі – атоми хлору.)

Хімічна формула свідчить, що речовина побудована з однакового числа атомів натрію та хлору. Атомів хлористого натрію у природі немає. Речовина хлористого натрію побудовано молекул натрій хлор. Кристали кам'яної солі складаються з чергуються уздовж осей куба атомів натрію та хлору. При кристалізації завдяки електромагнітним силам кожен з атомів у структурі кристала прагне зайняти своє місце.

Кристалізація магми відбувалася в минулому і відбувається зараз при виверженні вулканів у різних природних умовах. Коли магма твердне на глибині, тоді процес її охолодження йде повільно, виникають зернисті добре розкристалізовані породи, які називають глибинними. До них відносяться граніти, діарити, габро, сіяніти та перидотити. Часто під впливом активних внутрішніх сил Землі магма виливається поверхню. На поверхні лава охолоджується набагато швидше, ніж на глибині, тому умови для утворення кристалів менш сприятливі. Кристали менш міцні і швидко перетворюються на метаморфічні, пухкі та осадові породи.

У природі немає мінералів і гірських порід, що існують вічно. Будь-яка гірська порода колись виникла і колись її існуванню приходить кінець. Вона не зникає безслідно, а перетворюється на іншу гірську породу. Так, при руйнуванні граніту його частки дають початок шарам піску та глини. Пісок, будучи занурений у надра, може перетворитися на піщаник і кварцит, а при вищому тиску та температурі дати початок граніту.

У світі мінералів і гірських порід йде своє особливе життя. Є мінерали близнюки. Наприклад, якщо виявлено мінерал «свинцевий блиск», то поруч із ним завжди виявиться мінерал «цинкова обманка». Такими ж близнюками є золото та кварц, кіновар та антимоніт.

Є мінерали «вороги» – кварц та нефелін. Кварц за складом відповідає кремнезему, нефелін – алюмосилікату натрію. І хоча кварц дуже поширений у природі і входить до складу багатьох порід, але він не «терпить» нефеліну і колись у місці з ним не зустрічається. Секрет антагонізму пов'язаний з тим, що нефелін недонасичений кремнеземом.

У світі мінералів відомі випадки, коли один мінерал виявляється агресивним та розвивається за рахунок іншого, за зміни умов середовища.

Мінерал, потрапляючи в інші умови, іноді виявляється нестійким, і замінюється іншим мінералом із збереженням первісної форми. Такі перетворення часто відбуваються з піритом, за складом відповідним двосірчистим залозам. Зазвичай він утворює кубічні кристали золотистого кольору із сильним металевим блиском. Під впливом кисню повітря пірит розкладається у бурий залізняк. Бурий залізняк не утворює кристалів, але, виникаючи дома піриту, зберігає форму його кристала.

Такі мінерали жартівливо називають «ошуканцями». Наукова їхня назва – псевдоморфози, або хибні кристали; форма їх не характерна для складового мінералу.

Псевдоморфози свідчать про складні взаємини між різними мінералами. Не завжди прості стосунки між кристалами одного мінералу. У геологічних музеях ви, мабуть, неодноразово захоплювалися красивими зростками кристалів. Такі зростки називаються друзами або гірськими щітками. На родовищах мінералів є об'єктами азартного «полювання» любителів каменю – і початківців, і досвідчених мінералогів (рис. 6.1.4).

Друзи дуже гарні, тому цілком зрозумілий такий інтерес до них. Але справа не лише у зовнішній привабливості. Давайте подивимося, як утворюються ці щітки кристалів, з'ясуємо, чому кристали своєю витягнутістю завжди розташовуються більш менш перпендикулярно до поверхні наростання, чому в друзах немає або майже не буває кристалів, які лежали б плашмя або росли косо. Здавалося б, при утворенні «зародка» кристала він повинен лягти на поверхню наростання, а не ставати на ній вертикально.

Рис. 6.1.4. Схема геометричного відбору кристалів, що ростуть, при утворенні друзи (за Д. П. Григор'євим).

Всі ці питання добре пояснює теорія геометричного відбору кристалів відомого мінералога – професора Ленінградського гірничого інституту Д. П. Григор'єва. Він довів, що на утворення друзів кристалів впливає ряд причин, але в будь-якому випадку кристали, що ростуть, взаємодіють один з одним. Одні з них виявляються «слабшими», тому їхнє зростання незабаром припиняється. Більш «сильні» продовжують зростати, і щоб їх не «стиснули» сусіди, вони тягнуться вгору.

Який механізм утворення гірських щіток? Яким шляхом численні різноорієнтовані «зародки» перетворюються на невелику кількість великих кристалів, розташованих більш менш перпендикулярно до поверхні наростання? Відповідь це питання можна отримати, якщо уважно розглянути будову друзи, що складається з зонально пофарбованих кристалів, тобто таких, у яких зміни забарвлення видають сліди зростання.

Придивимося до поздовжнього розрізу друзів. На нерівній поверхні наростання видно ряд зародків кристалів. Звичайно, подовження їх відповідають напряму максимального зростання. Спочатку всі ембріони, незалежно від орієнтування, росли з однаковою швидкістю в напрямку витягнутості кристалів. Але кристали почали стикатися. Нахилені швидко виявилися стиснутими своїми сусідами, що вертикально зростали, для них не залишалося вільного простору. Тому з маси різноорієнтованих дрібних кристалів «виживали» тільки ті, що були розташовані перпендикулярно або майже перпендикулярно до поверхні наростання. За блискучими холодним блиском кристалів, що зберігаються у вітринах музеїв, ховається довге, повне колізій життя.

Ще одне чудове мінералогічне явище – кристал гірського кришталю з пучками включень мінералу рутила. Великий поціновувач каменю А. А. Малахов говорив, що «коли повертаєш цей камінь у руках, здається, що зазираєш на морське дно крізь глибини, пронизані сонячними нитками». Такий камінь на Уралі називають "волосатиком", а в мінералогічній літературі він відомий під пишним ім'ям "Волос Венери".

Процес формування кристалів починається на деякій відстані від вогнища вогненної магми, коли в тріщини гірських порід потрапляють гарячі водні розчини з кремнієм та титаном. У разі зниження температур розчин виявляється пересиченим, з нього одночасно випадають кристали кремнезему (гірський кришталь) та окису титану (рутил). Цим і пояснюється пронизування гірського кришталю голками рутила. Мінерали кристалізуються у певній послідовності. Іноді вони виділяються одночасно, як із освіті «Волос Венери».

У надрах Землі й у час йде колосальна руйнівна і творча робота. У ланцюгах нескінченних реакцій народжуються нові речовини – елементи, мінерали, гірські породи. Магма мантії прямує з невідомих глибин у тонку оболонку земної кори, прориває її, прагнучи знайти вихід поверхню планети. Хвилі електромагнітних коливань, потоки нейронів, радіоактивні випромінювання струмують із земних надр. Саме вони стали одними з головних у зародженні та розвитку життя на Землі.

Земля – єдина планета у нашій Сонячній системі, на якій зародилося життя. Багато в чому сприяло наявність у неї шести різних оболонок: атмосфери, гідросфери, біосфери, літосфери, піросфери і центросфери. Всі вони ведуть між собою тісну взаємодію, яка виражається обміном енергії та матерії. У цій статті ми розглянемо їхній склад, основні характеристики та властивості.

Зовнішні оболонки Землі – це атмосфера, гідросфера, літосфера.

Газова оболонка Землі - атмосфера, внизу вона межує з гідросферою або літосферою, а вгору тягнеться на 1000 км. У ній виділяються три шари: тропосфера, що є рухомою; після неї знаходиться стратосфера; за нею – іоносфера (верхній шар).

Висота тропосфери – приблизно 10 км, а маса – 75% від маси атмосфери. У ній відбувається переміщення повітря горизонтальним чи вертикальним способом. Вище знаходиться стратосфера, яка тягнеться на 80 км вгору. Вона утворює шари, переміщуючись у горизонтальному напрямку. За стратосферою існує іоносфера, у якій повітря безперестанку іонізується.

Розмір гідросфери - водної оболонки Землі, що становить 71% від усієї поверхні планети. Середня солоність води – 35 г/л. Океанічна поверхня має щільність приблизно 1 і температуру 3-32 ° С. здатні проникати не глибше двохсот метрів, а ультрафіолетові - на 800 м.

Сфера існування живих організмів - біосфера, вона зливається з гідросферою, атмосферою та літосферою. Верхній край біосфери піднімається до верхніх куль тропосфери, а нижній досягає дна западин в океанах. У ній виділяють сферу тварин (більше мільйона видів) та сферу рослин (понад 500 тис. видів).

Товщина літосфери – кам'яної оболонки Землі, може змінюватися від 35 до 100 км. До неї входять усі материки, острови та океанічне дно. Нижче під нею знаходиться піросфера, яка є вогненною оболонкою нашої планети. У ній спостерігається підвищення температури приблизно на 1° через кожні 33 метри вглиб. Ймовірно, на великій глибині під впливом величезного тиску і дуже високих температур породи розплавлені та перебувають у стані, близькому до рідкого.

Розташування центральної оболонки Землі – ядра – 1800 км у глибину. Більшість вчених підтримує версію, що вона складається з нікелю та заліза. У ньому температура компонентів становить кілька тисяч градусів за Цельсієм, а тиск – 3000000 атмосфер. Стан ядра поки що достовірно не вивчений, але відомо, що він продовжує охолоджуватися.

Геосферні оболонки Землі постійно змінюються: вогненна – згущується, а тверда – потовщується. Цей процес свого часу спровокував появу твердих кам'яних брил - материків. І в наші часи вогненна сфера не припиняє свого впливу на життя на планеті. Її вплив дуже великий. Постійно змінюються контури материків, клімат, океани,

Ендогенні і впливають на безперервну зміну жорсткої, що впливає на біосферу планети.

Всі зовнішні оболонки Землі мають загальну властивість - високу рухливість, через яку найменша зміна будь-якої з них негайно поширюється на її масу. Це пояснює, чому однорідність складу оболонок відносна в різний час, хоч вони й зазнали значних змін під час геологічного розвитку. Наприклад, в атмосфері, на думку багатьох учених, спочатку не було вільного кисню, але її насичував І пізніше, внаслідок життєдіяльності рослин, вона набула сьогоднішнього стану. Подібним чином змінювався склад водної оболонки Землі, що доводять порівняльні показники сольового складу замкнутих вод і океанічних. Також змінювався і весь органічний світ, у ньому досі відбуваються зміни.