Первые представления о строении земного шара
Точное строение планеты все еще неизвестно, несмотря на то, что человек осваивает космос и космическое пространство. О строении Земли существуют только предположения и общепринятая версия. По этой версии Земля имеет верхнюю оболочку –литосферу, ядро, а между ними слой, который называют мантией. Это строение вполне объясняют землетрясения и извержения вулканов, через которые из глубинных недр Земли поднимается расплавленное вещество.
Первым, кто стал говорить о расплавленном состоянии внутренних частей планеты, был философ Эмпедокл ($490-430$ гг. до н. э.). Изучая вулкан Этна и наблюдая, как по его склонам спускались мощные потоки лавы, растекавшиеся на огромные расстояния, он делал вывод о состоянии внутренних частей Земли. Эмпедокл предпринимает отважное путешествие в кратер Этны, чтобы изучить внутренне устройство вулкана и определить причину извержений, но погибает в его жерле.
Статья: Строение земного шара
Ничего нового о вулканах не было выяснено даже в средние века и господствовавшие тогда теории опирались на мнения древнегреческих философов. Несколько позже, изучая вулканические извержения и землетрясения, немецкий естествоиспытатель Атанасиус Кирхер ($1601-1680$) в своем труде «Подземный мир» не только описывает, но и дает воображаемый разрез земного шара. Ученый считает, что Земля является твердым телом с огромными пустотами, соединяющимися как между собой, так и с поверхностью планеты многочисленными каналами. Те пустоты, что расположены ближе к поверхности, частично заполнены огнем, частично водой и воздухом. Центральное ядро полностью занято огнем.
Наличие огненного ядра есть в работах Т. Корнета, В. Уайстона, В. Мелле и др. Каждая планета, считал В. Мелле, подобна потухшему Солнцу, а В. Уайстон предполагал, что Земля образовалась из кометы, пламя которой сохранилось в виде огненного ядра Земли.
Представления английского ученого Джона Вудворта ($1665-1722$) были совсем иными. Он считал, что полностью водой заполнена внутренняя часть Земли, образующая огромную водяную сферу, сообщающуюся с морями и океанами при помощи каналов.
В своих работах, как и Кирхер, он тоже приводит предполагаемый разрез земного шара. Обе схемы ученых долгое время пользовались широкой известностью и приводились в учебниках второй половины $XIX$ века.
Наблюдавший вулканы итальянский аббат Антонно Лаццаро Мора большое значение придавал вулканическим извержениям и считал, что центральная часть Земли является огненно-жидкой. Это огненно-жидкое ядро покрывает каменная оболочка, за которой следует водная и воздушная.
В географической науке$ XIX$ в. господствовало представление об огненно-жидком ядре планеты, опиравшееся на космогонические гипотезы Канта и Лапласа. Такое представление достаточно логично объясняло повышение температуры, наблюдавшееся при опускании в глубины Земли и вулканические явления.
Оболочки земного шара
Земля имеет слоистую макроструктуру, т.е. состоит из внешних и внутренних оболочек.
Внутренние оболочки:
- Земная кора;
- Верхняя и нижняя мантия;
- Ядро.
Внешние оболочки:
- Атмосфера;
- Гидросфера;
- Биосфера;
- Ноосфера.
Все оболочки находятся в тесном взаимодействии между собой и частично перекрывают друг друга. Представления о том, что Земля имеет дробное глубинное строение, вошли в науку в середине $XX$ века. Те сложные процессы, которые протекают в глубинах Земли и на её поверхности оказывают большое влияние на строение планеты.
Ученые могут только предполагать, какую толщину имеет земная кора, потому что самая глубокая на сегодняшний день Кольская скважина пробурена на глубину только $12,2$ км.
Сейсмологические данные дали ученым возможность разделить ядро на внутреннее и внешнее, а мантию – на нижнюю и верхнюю. Получившаяся модель имеет широкое распространение и используется в настоящее время.
Верхняя мантия или «сима» расположена ниже литосферы и имеет толщину около $400$ км. Температура здесь равна $1200-1300$ градусов. Такое название она получила по основным элементам – $Si$ и $Mg$.
Промежуточная мантия с толщиной $110$ км и нижняя мантия, мощностью $1400$ км располагаются под мантией. Согласно последним геофизическим данным вещество мантии находится в твердом, аморфном состоянии.
Ядро, радиусом $3-3,5$ тыс. км и температурой $3000$ градусов располагается в центре Земли. Состав ядра точно не известен, но ученые предполагают, что оно твердое и состоит из железа и никеля. По ряду других гипотез ядро находится в жидком состоянии. Предполагают, что в ядре находится еще одно – внутренне твердое ядро, радиусом $1225$ км.
Следующая оболочка планеты – это атмосфера, нижняя часть которой контактирует с литосферой и гидросферой. Верхняя часть соприкасается с межпланетным пространством.
Атмосфера – это внешняя газообразная оболочка планеты.
В её составе выделяются три основные части:
- Тропосфера;
- Стратосфера;
- Ионосфера.
Наибольшее значение в экологическом отношении имеет нижний слой атмосферы – тропосфера. Выветривание горных пород и минералов, а также почвообразовательные процессы происходят под действием атмосферного воздуха.
Под тропосферой находится неоднородная поверхность Земли, часть которой занята водой. Это гидросфера.
Гидросфера – водная оболочка поверхности планеты, состоящая из всех водоемов, которые существуют на Земле.
Толщина этой водной оболочки на разных участках различна. Средняя глубина составляет $3,8$ км, а максимальная – $11$ км. Гидросфера является мощной геологической силой, которая осуществляет круговорот, как воды, так и других веществ.
Еще одна новая оболочка возникает с появлением жизни на Земле – это биосфера. Термин был введен Э. Зюссом ($1875$).
Биосфера – это та часть оболочек Земли, в которых живут различные организмы.
Границы этой оболочки связаны с наличием условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности, поэтому её верхняя часть ограничивается интенсивностью ультрафиолетового излучения, а нижняя – температурой до $100$ градусов.
Биосфера считается высшей экосистемой Земли, потому что представляет собой совокупность всех биогеоценозов.
Появление человека на Земле привело к возникновению антропогенных факторов, которые с развитием цивилизации усиливались и привели к возникновению специфической оболочки – ноосферы. Впервые этот термин был введен Э. Леруа ($1870-1954$) и Т.Я. де Шарденом ($1881-1955$).
Ноосфера является высшей стадией эволюции биосферы, и тесно связана с развитием человеческого общества. Это сфера взаимодействия общества и природы. В границах этого взаимодействия определяющим фактором становится разумная человеческая деятельность.
Ноосфера представляет собой часть биосферы, развитие которой направляется разумом человека.
