Геологические процессы и их роль в ритмике биосферы: Геологический процесс

Переход биосферы в ноосферу реферат по физике

План. 1. Строение и эволюция биосферы. 2. В.И. Вернадский о биосфере. История понятия «ноосфера». 3. Единство биосферы и человека. Ноосфера. 4. Переход биосферы в ноосферу. 5. Прогнозы ноосферы в конце XX века. 6. Заключение 7. Список используемой литературы. Строение и эволюция биосферы. В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под другими названиями, в частности «пространство жизни», «картина природы», «живая оболочка Земли» и т.п., его содержание рассматривалось многими другими естествоиспытателями. 1 Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ неорганической природы. Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору, сформировались благодаря деятельности живых организмов. Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Под биосферой (в современном понимании) необходимо понимать специфическую оболочку небесного тела, в пределах которой существует жизнь, т.е. обитают и размножаются живые существа. Что же характерно для биосферы как особой оболочки земного шара? Во-первых, это область, в которой в значительном количестве имеется жидкая вода, во-вторых, на нее падает мощный поток энергии Солнца, в-третьих, в биосфере существуют поверхности раздела между веществами, находящимися в жидком, твердом и газообразным состоянии. И, наконец, в биосфере жизнь защищена озоновым экраном от жесткого ультрафиолетового излучения. Биосфера включает твердую оболочку Земли (литосфера), водную (гидросфера) и газовую (тропосфера) оболочки. Литосфера – верхний каменный твердый слой Земли – составляет нижнюю сферу географической оболочки. Она состоит из слоя осадочных пород, ниже которых лежат гранитный и базальтовый слои. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Mg, Na, K. Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии космосом. Она состоит из пяти слоев. Сфера жизни охватывает первый слой атмосферы – тропосферу – и частично заходит в стратосферу. Тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9-17 км). В нем сосредоточено около 80 % газового состава атмосферы и весь водяной пар. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%). В пределах тропосферы ограничивающими факторами служат излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое парциальное давление. Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 2 воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945). В.И. Вернадский о биосфере. История понятия “ноосфера”. На основе наблюдений природных явлений представление о том, что живые существа взаимодействуют с внешней средой и влияет на ее изменение, возникло давно. Начало учения о биосфере обычно связывают с именем знаменитого французского натуралиста Ж. Б. Ламарка, который предложил термин «биология». Определение же «биосфера» впервые было введено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 году, в его работе по геологии Альп. Однако подробного освещения роли биосферы у Зюсса нет. Значительно более широкое представление о биосфере мы встречаем у В.И. Вернадского (1863-1945). В.И. Вернадский – один из величайших ученых, основатель геохимии, биохимии, радиогеологии и создатель научной школы. В.И. Вернадский был тонким ценителем факторов, ученым, крайне требовательным к тому, чтобы естественнонаучные гипотезы отражали объективную реальность материального мира, закономерности, связанные с физико-химическими, геологическими, биохимическими и иными материальными процессами. Его концепции всегда были 5 отточены громадным опытом естественнонаучной, профессиональной работы. Вернадский стал первым исследовать жизнь как единое целое, как геологически своеобразно живое вещество, характеризующееся весом, химическим составом, энергией и геохимической активностью. Вернадский подчеркивал, что за геологическую историю организмы, по- видимому, осваивали новые области планеты, приспосабливаясь к многообразным природным условиям, участвуя в их изменении. Он первым из ученых понял, что мы всецело принадлежим биосфере – и телом, и духовной жизнью, прошлым и будущим, став органом ее самопознания и преобразования. Шаг за шагом, исследуя геохимические и биогеохимические процессы, Вернадский подходит к коренным проблемам энергетики термодинамики взаимодействия живого и костного вещества планеты и далее, углубляясь в биологическую роль человечества, сознания, трудовой деятельности, обращается к естественноисторическим закономерностям социально- экономического развития общества. Вернадский рассматривал биосферу как особое геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и Космоса. А живые организмы, популяции, виды и все живое вещество – это формы, уровни организации биосферы. Он также отмечал, что особую роль в биосфере играют биологические круговороты, где важнейшим процессом является фотосинтез, осуществляемый растительностью планеты, которая оказывает влияние на все компоненты природного комплекса биосферы – атмосферу, гидросферу, почву и животный мир. Велика роль растений в жизни человеческого общества. К своеобразной разновидности круговоротов в биосфере относятся ее ритмические изменения. Ритмикой называется повторяемость во времени комплекса процессов, которые каждый раз развиваются в одном направлении. При этом различают две ее формы: периодическую – это ритмы одинаковой длительности (время оборота Земли вокруг оси) и циклическую – ритмы переменной длительности. Ритмы бывают разной продолжительности: геологические, вековые, внутривековые, годовые, суточные и т.д. Ритмичность – это форма своеобразной пульсации биосферы как целостной системы, причем ритмы, как и круговороты веществ, замкнуты в себе. Развивая учение о биосфере, Вернадский пришел к следующим выводам: “Биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению”. Также он рассматривал биосферу как область жизни, основа которой – взаимодействие живого и костного вещества. Вернадский писал: “Живые оганизмы являются функцией биосферы и теснейшим образом материально и энергетически с ней связаны, являются огромной геологической силой, ее определяющей”. 6 Взаимодействие живого и костного вещества характеризуется прежде всего тем, что часть энергии костного вещества усваивается, ассимилируется живым веществом. Эта новая геологическая сила изменяет организацию поверхности Земли. Количество накопленной потенциальной энергии увеличивается. Живое вещество становится, таким образом, регулятором действительной энергии биосферы. Самая существенная особенность биосферы – это биогенная миграция атомов химических элементов вызываемых лучистой энергией Солнца и проявляющихся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов. Эта биогенная миграция атомов подчиняется двум биогеохимическим процессам: • Стремится к максимальному явлению: возникает «всюдность» жизни. • Приводит к выживанию организмов, увеличивающих биогенную миграцию атомов. Научное и практическое знание Вернадского как основателя учения о биосфере состоит в том, что он впервые глубоко обосновал единство человека и биосферы. Единство биосферы и человека. Ноосфера. Центральной идеей, проходящей через все творчество Вернадского, является единство биосферы и человечества. Вернадский в своих работах по естествознанию раскрывает корни этого единства, значение организованности биосферы в развитии человечества. Широк круг вопросов, затрагиваемых Вернадским в своих работах. Но везде он пытался найти то главное, что, по его мнению, имеет отношение к устройству окружающего пространства в глобальном масштабе. Из всего частного он пытался выделить то общее, что проясняло бы картину мира, в центре которого находится человеческий разум. Это позволяет понять место и роль исторического развития человечества в эволюции биосферы, закономерности ее перехода в ноосферу (от греческого «ноос» – разум). Под ноосферой понимают сферу взаимодействия природы и общества. Ноосфера – новое эмоциональное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Для ноосферы характерно взаимодействие человека и природы: связь законов природы с законами мышления и социально-экономическими законами. Одной из ключевых идей, лежащих в основе теории Вернадского о ноосфере, является то, что человек не является самодостаточным живым существом, живущим отдельно по своим законам, он сосуществует внутри 7 10 Переход биосферы в ноосферу. В предыдущих главах я рассмотрела воздействие антропогенных изменений в биосфере, превращающих ее в техносферу, на здоровье людей. Все возрастающая мощь технологий, призванных, в конечном счете, удовлетворить потребности человечества в средствах существования, пришла в противоречие с возможностью биосферы обеспечить эти потребности без вреда для нее. Стихийные взаимоотношения с природой привели к тому, что для обеспечения этих потребностей приходится затрачивать все больше природных ресурсов для получения продукции, обеспечивающей жизнедеятельность человека. В результате во все увеличивающихся объемах расходуются так называемые невосстанавливаемые ресурсы – уголь, нефть, газ, металл, полезные ископаемые. Вырубаются леса, отходами производства загрязняются атмосфера и гидросфера. Локальные антропогенные воздействия на биосферу сливаются в глобальные ее разрушения. В результате во второй половине ХХ века возникло глобальное противоречие между техносферой, сформировавшейся как результат роста производительных сил человечества, направленных на обеспечение его биологических и социальных потребностей, и биосферой – частью природы, обеспечивающей возможность удовлетворения этих потребностей. Противоречие заключается в том, что человек, «перерабатывая земную оболочку», своей деятельностью разрушает биосферу, которая вынуждена адаптироваться к взаимодействию с техносферой. В 60-х годах ХХ века впервые ученые с тревогой заговорили об экологическом кризисе. Первыми почувствовали на себе его последствия экономически развитые капиталистические государства, природная среда которых не могла уже самоочищаться от промышленных и бытовых загрязнений. Это явилось следствием стихийного природоиспользования, свойственного частнокапиталистическим отношениям, когда предприниматели, преследуя высокие прибыли, пренебрегают строительством природоохранительных сооружений и идут на то, чтобы выбрасывать в гидроатмосферу ядовитые вещества. Все возрастающие объемы промышленного производства требовали все больших расходов природного сырья. Футурологи провозгласили в качестве спасательной меры лозунг «назад к природе», призывая прекратить дальнейшее развитие производства, ограничить, таким образом, потребление. Иначе, утверждали они, человечество через 50-100 лет погибнет, исчерпав природные ресурсы планеты и отравив себя отходами производства. Появились пессимистические прогнозы, посвященные медицинским проблемам будущего. Возникло понятие «болезни 11 цивилизации». Это такие заболевания как – рак, ишемическая болезнь, нервно-психические расстройства, их «омоложение» – пытались возложить на воздействие техносферы. Действительно, экологическая проблема, возникшая перед человечеством, имеет огромное значение. Период стихийного развития технической мощи человечества, в результате которого биосфера изменяется качественно, должен сменится новым уровнем, скачком, обусловливающим превращение биогенной эволюции органического мира в ноогенную, переход от стихийного использования природы к сознательному регулированию взаимоотношений между природой и обществом, основанному на социальных предпосылках бесклассового общества. Этап техносферы, в продолжение которой неизбежно наносится определенный ущерб природным ресурсам, обогащает общество информацией о природных процессах и путях их рационального использования. Превращение биосферы в ноосферу – сферу разума сопровождаются на уровне техносферы отрицательными воздействиями на природу субъективного характера. Антропогенные воздействия имеют в основе не биологические, а социальные причины. «Осуществляемое человечеством перераспределение энергии и вещества (из биосферы в общество) вначале сопровождается значительными потерями и обедняет природу», — писал Г.Ф. Хильми. Только в результате социальных преобразований биосфера, может быть, преобразована в ноосферу – среду разума и труда, гармоничное единство общества и природы. Охрана природы преследует активное регулирование имеющихся отношений между природой и обществом, обеспечивая прогрессивное развитие, как общества, так и природы. Они создают условия умножения и увеличения способности природы к развитию, нарушенной деятельностью человека как непременного условия существования общества. Несоблюдение законодательства об охране природы, стремление получить сиюминутную выгоду, экстенсивный путь развития промышленности привели к тому, что были без нужды поставлены под угрозу исчезновения или потерпели урон многие биогеоценозы, что в свою очередь, сказалось и на условиях жизни людей в этих районах. Пострадали озеро Байкал, Онежское озеро из-за загрязнений промышленными отходами; из-за отравления выбросами фабричных труб гибнет лес в европейской части и в Сибири; неумеренный полив полей привел к истощению рек Средней Азии. Ноосфера и явится тем конечным результатом, который даст возможность наиболее полного слияния природной и социальной среды, обеспечивающего их гармоничное совместное развитие на основе социального управления биосферой. Ноосфера знаменует собой замену этапа необходимости «борьбы» со всей природой, зародившегося в условиях бессилия человека перед природными явлениями. А это значит, что человек, 12 человечество, но и все живое на Земле. Поэтому последовательная борьба России и представителей прогрессивного человечества за мир, за ликвидацию в первую очередь всех средств массового уничтожения людей является борьбой за сохранение жизни и здоровья человечества в целом. Прогнозы ноосферы в конце XX века. Итак, что же ноосфера: утопия или реальная стратегия выживания? Труды В. И.Вернадского позволяют более обоснованно ответить на поставленный вопрос, поскольку в них указан ряд конкретных условий, необходимых для становления и существования ноосферы. Перечислим эти условия, разбросанные по страницам книги «Научная мысль как планетное явление» и отчасти в других публикациях В.И.Вернадского: 1. Заселение человеком всей планеты. 2. Резкое преобразование средств связи и обмена между странами. 3. Усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли. 4. Начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере. 5. Расширение границ биосферы и выход в космос. 6. Открытие новых источников энергии. 7. Равенство людей всех рас и религий. 8. Увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики. 9. Свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в 15 государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли. 10. Продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни. 11. Разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения. 12. Исключение войн из жизни общества. Заключение. Идеи Вернадского намного опережали то время, в котором он творил. В полной мере это относится к учению о биосфере и ее переходе в ноосферу. Только сейчас, в условиях необычайного обострения глобальных проблем современности, становятся ясны пророческие слова Вернадского, о необходимости мыслить и действовать в планетном — биосферном — аспекте. Только сейчас рушатся иллюзии технократизма, покорения природы и выясняется сущностное единство биосферы и человечества. Судьба нашей планеты и судьба человечества — это единая судьба. Становление этапа ноосферы Вернадский связывает с действием многих факторов: единством биосферы и человечества, единством человеческого рода, планетарным характером человеческой деятельности и ее соизмеримостью с геологическими процессами, развитием демократических форм человеческого общежития и стремлением к миру народов планеты, небывалым расцветом («взрывом») науки и техники. Обобщая данные явления, ставя в неразрывную связь дальнейшую эволюцию биосферы с развитием человечества, Вернадский и вводит понятие ноосферы. Необходимо иметь в виду, что задача созидания ноосферы — это задача сегодняшнего дня. Ее решение связано с объединением усилий всего человечества, с утверждением новых ценностей сотрудничества и взаимосвязи всех народов мира. В нашей стране идеи ноосферы органично связаны с революционной перестройкой социалистического общества. Народовластие, демократические принципы общественной жизни, возрождение культуры, науки и народной жизни, коренной пересмотр 16 ведомственного подхода к природопользованию и т. п.— все это и есть слагаемые ноосферы. Устремленность в будущее, таким образом,— характерная черта ноосферного учения, которое в современных условиях необходимо развивать со всех его сторон. 17

Географическая оболочка как результат длительного взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы.

Одной из характерных особенностей Земли является её географическая (ландшафтная) сфера, заключающая в себе, несмотря на малую относительную толщину самые яркие индивидуальные черты нашей планеты. В пределах этой сферы происходит не только тесное соприкосновение трёх геосфер — нижних разделов атмосферы, гидросферы и земной коры, но и частичное перемешивание и обмен твёрдыми, жидкими и газообразными компонентами. Ландшафтная сфера поглощает основную часть лучистой энергии Солнца в пределах волн видимого диапазона и воспринимает все прочие космические влияния. В ней же проявляются тектонические движения, обязанные энергии радиоактивного распада в недрах Земли, перекристаллизации минералов и т.д.

Энергия различных источников (главным образом Солнца) претерпевает в пределах ландшафтной сферы многочисленные трансформации, превращаясь в тепловую, молекулярную, химическую, кинетическую, потенциальную, электрическую формы энергии, в результате чего здесь сосредоточивается тепло, притекающее от Солнца, и создаются разнообразные условия для живых организмов. Географической оболочке свойственны целостность, обусловленная связями между её компонентами, и неравномерность развития во времени и пространстве.

Неравномерность развития во времени, выражается в присущих этой оболочки направленных ритмичных (периодических — суточных, месячных, сезонных, годовых и т.п.) и неритмичных (эпизодических) изменениях. Знание основных закономерностей развития географической оболочки позволяет во многих случаях прогнозировать природные процессы.

Благодаря разнообразию условий, создаваемых рельефом, водами, климатом и жизнью, ландшафтная сфера пространственно дифференцирована сильнее, чем во внешних и внутренних геосферах (кроме верхней части земной коры), где материя в горизонтальных направлениях отличается относительным однообразием.

Неравномерность развития географической оболочки в пространстве выражается, прежде всего, в проявлениях горизонтальной зональности и высотной поясности. Местные особенности (условия экспозиции, барьерная роль хребтов, степень удаления от океанов, специфика развития органического мира в том или ином районе Земли) усложняют структуру географической оболочки, способствуют образованию азональных, интразональных, различий и приводят к неповторимости, как отдельных регионов, так и их сочетаний.

Типы ландшафта, которые выделяются в ландшафтной сфере, различны по рангам. Наиболее крупное деление связано с существованием и размещением материков и океанов. Далее оно обязано шарообразной форме Земли и проявляется в разном количестве тепловой энергии, поступающей на её поверхность. Благодаря этому образуются тепловые пояса: жаркий, 2 умеренных и 2 холодных. Однако термические различия определяют собой не все существенные черты ландшафта. Сочетание сферической формы Земли с её вращением вокруг оси создают, помимо термических, заметные динамические различия, возникающие, прежде всего в атмосфере и гидросфере, но распространяющие своё влияние и на сушу. Так складываются климатические пояса, каждому из которых свойственны особый режим тепла, свои воздушные массы, особенности их циркуляции и, как следствие этого, — своеобразная выраженность и ритмика ряда географических процессов: биогеохимических, геоморфологических, испаряемости, вегетации растительности, миграции животных, круговоротов органического и минерального вещества и др.

Членение Земли на широтные климатические пояса оказывает столь существенное влияние на прочие стороны ландшафта, что деление природы Земли по всему комплексу признаков на пояса физико-географические почти соответствует климатическим поясам, в основном совпадая с ними по числу, конфигурации и названиям. Географические пояса существенно различаются по многим признакам в Северном и Южном полушариях Земли, что позволяет говорить об асимметрии географической оболочки.

Дальнейшее выявление горизонтально-зональных различий происходит в прямой зависимости от размеров, конфигурации суши и от связанных с этим различий в количестве влаги и режиме увлажнения. Здесь наиболее резко выступает влияние секторных различий между приокеаническими, переходными и континентальными частями (секторами) материков. Именно в конкретных условиях отдельных секторов формируются разнородные участки географических поясов суши, именуемые физико-географическими зонами. Многие из них одноимённы с зонами растительности (лесная, степная и др.

), но это отражает лишь физиономическую представленность растительного покрова в облике ландшафта.

Проблемы экологии и среды жизни (стр. 1 из 2)

Содержание

Введение

1. Проблемы экологии

2. Роль среды для жизни

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Одной из примет нашего времени становится осознание необходимости перемен в сложившихся стереотипах отношений человека и природы. Главная идея этих отношений проста: не ждать милостей от природы, а подчинять ее интересам развития общества. Но оказалось, что природа не обречена навеки быть источником неисчерпаемых запасов сырьевых ресурсов и полезных ископаемых. Более того, она не мастерская и даже не лаборатория, где допустимы любые эксперименты. Вообще природа существует не для человека и он, человек, по отношению к ней никогда не станет властелином. Представление о власти человека над природой оказалось всего лишь очередным мифом, который уходит вместе с уходящим веком расточительства.

Устранение устаревшей идеологии нашего отношения к природе предполагает большую работу по перестройке сознания людей, по его экологизации. Рассмотрение истории развития экологии позволяет отметить, что как бы широко ни трактовался предмет исследования данной науки, она никогда не претендовала на то, чтобы включить и него проблемы, касающиеся отношений человека и человеческого общества с окружающей природной средой. Экологические проблемы человечества образовали самостоятельную сферу экологического познания — глобальную экологию.

В данной работе будет рассмотрено понятие экологической проблемы, каковы основные экологические проблемы, а также какова роль окружающей среды для жизни человека и других организмов.

1. Проблемы экологии

Прежде чем рассматривать основные экологические проблемы необходимо знать значение данного выражения. Под экологической ситуацией подразумевается состояние окружающей среды или отдельных ее факторов, имеющих эмоциональную, количественную или качественную оценку. Антропоцентристское, т.е. с позиций человека, понимание экологической ситуации, которая требует улучшения или предотвращения, называется экологической проблемой. Современная экологическая ситуация в мире, с которой связаны проблемы охраны и воспроизводства биологических ресурсов, сложилась в результате действия следующих факторов: усложнения и количественного роста антропосистемы; достигнутого уровня развития промышленности и сельского хозяйства; недостаточного внимания со стороны многих парламентов и правительств к проблемам экологии; слабого в ряде случаев контроля за состоянием биологических ресурсов или вообще его отсутствия; неполноты научного познания организации и распределения жизни на Земле, экологической и биогеографической безграмотности большинства населения Земли, включая специалистов, разрабатывающих тот или иной «глобальный» проект преобразования природы. Особо необходимо подчеркнуть значение просветительной деятельности в оценке экологической ситуации как в мире, так и на конкретных территориях. Все экологические проблемы, отражающие жизнеспособность и численность живых организмов, включая человека, можно разделить на две большие группы. Первая из них объединяет проблемы, вызываемые естественным ходом изменения природных условий жизни — климата, почв, водного режима и других естественных явлений среды. Вторая группа проблем включает последствия, возникающие в живой природе в результате хозяйственной деятельности человека – неграмотного, нерационального использования природных ресурсов и загрязнения окружающей среды. Действуя одновременно, естественная динамика условий существования организмов и антропогенные их изменения могут привести (и приводят) к наиболее неблагоприятным результатам для биоты. В частности, атмосферная засуха, как следствие естественной ритмики увлажненности, при одновременном мелиоративном осушении болот создает условия для возникновения наиболее угрожающих лесных пожаров, в огне которых гибнет лесная флора и фауна. Продолжительные засухи и, как следствие, обезвоживание территории, гибель посевов, разрушение домашними животными растительного и почвенного покрова приводят даже в XX веке к голодной смерти значительной части населения некоторых государств. Природные и антропогенные экологические проблемы характеризуются масштабностью их проявления. Важна, таким образом, приоритетность принятия решений по снижению их последствий. Для дикой природы масштабность проявления может определяться гибелью растений и животных, их заболеваемостью, снижением продуктивности, изменением численного соотношения между отдельными группами организмов, перемещением животных с целью поиска лучших мест обитания и т.д. Для человека масштабность проявления экологических проблем определяется состоянием его здоровья, уровнем смертности и рождаемости населения.

Экологические проблемы имеют также и географическое содержание: они присущи часто определенной территории и конкретным средам — воздушной, водной и почвенно-грунтовой. Некоторые из них, например, глобальные изменения климата, охватывают биосферу в целом. Проявление других ограничено конкретными географическими пространствами. Есть экологические проблемы, свойственные Европе (например, перенос загрязняющих веществ западным потоком воздушных масс и выпадение кислотных дождей) или конкретным регионам со свойственными им природными ресурсами (осушение болот в гумидной зоне, деятельность горнодобывающей промышленности. Крупные промышленные центры и отдельные экологически опасные предприятия загрязняют окружающую среду определенной географической размерности. Площадь, на которой происходит значительное изменение биоты, может варьировать от небольшой, узколокальной территории (хутора) до суши и океана в целом.

Для более полного изучения экологических проблем антропогенного происхождения их можно подразделять по источникам загрязнения (кто загрязняет), загрязняющим веществам (чем загрязняют) и по изменениям в биоте, связанным с использованием природных (климатических, водных, почвенных, минерально-сырьевых и биологических) ресурсов. Экологические проблемы по масштабности проявления и источникам возникновения, а также по экономическим затратам на их решение чрезвычайно разнообразны. Важнейшая экологическая проблема современности — сохранение природного биоразнообразия.

2. Роль среды для жизни

Каждый человек должен заботиться об обеспечении здоровой окружающей среды, постоянно защищать растительный и животный мир, воздух, воду и почву от вредных последствий хозяйственной деятельности. Поэтому необходимо знать какое значение имеет среда для жизни. Раскроем значение некоторых её компонентов. Вода играет исключительно важную роль в природе. Температура воды в жидком состоянии наиболее благоприятна для жизненных процессов. Для огромной массы организмов она является средой обитания. Уникальные свойства воды являются ценными для организмов и, казалось, созданы специально для их жизнедеятельности. Вода в водоемах замерзает сверху вниз, что имеет большое значение для обитающих в них организмов. Аномально высокая удельная теплоёмкость воды благоприятствует аккумуляции колоссального количества тепла, способствует медленному нагреванию и охлаждению. Обитающие в воде организмы предохранены от резких спонтанных колебаний температуры и состава, приспосабливаясь к медленным ритмическим колебаниям — суточным, сезонным, годовым и т.д. Вода в атмосфере оказывает смягчающее влияние на погодно-климатические условия. Она постоянно перемещается во всех сферах Земли. На большие расстояния она переносится циркуляционными потоками атмосферы. Циркуляция воды в океане (морские течения) приводят к планетарному тепло-, массо-, и влагообмену. Известна роль воды как мощного геологического фактора. Экзогенные геологические процессы на Земле в частности, обусловлены деятельностью воды как эродирующего агента. Размыв и разрушение горных пород, эрозия почв, перенос и отложение веществ — важные геологические процессы, связанные с водой. Большинство органических веществ биосферы представляют собой продукты фотосинтеза — процесса, при котором растения используют световую энергию для соединения углекислого газа с водой. Без воды не может происходить фотосинтез. Вода — единственный источник кислорода, выделяемого в атмосферу при фотосинтезе. Она необходима для биохимических и физиологических процессов, происходящих в организме. Живые организмы, в том числе человек, состоящий на 80% из воды, не могут обойтись без воды. Потеря 10-20% воды приводит к их гибели. Вода играет огромную роль в жизнеобеспечении человека. Она используется им непосредственно для питья и хозяйственных нужд, как средство передвижения и сырье для получения промышленных и сельскохозяйственных продуктов, имеет эстетическое и рекреационное значение. Сейчас потребление воды в народном хозяйстве в количественном отношении превышает суммарное использование всех иных природных ресурсов. Это определяется сложившимися особенностями производства в основных отраслях промышленности, при которых затрачивается огромное количество пресной воды. Вода превращается в самое драгоценное сырье, заменить которое невозможно. Запасы и доступность водных ресурсов определяют размещение новых производств, а проблема водоснабжения становится одной из важных в жизни и развитии человеческого общества. Почва представляет собой природную систему, где под влиянием живых организмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органических соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, входят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органические вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения поступают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многоступенчатых процессов разложения они переходят в формы, доступные для усвоения растениями, частично включаются в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате происходит закономерный круговорот химических элементов. Благодаря процессам малого круговорота веществ в почве постоянно поддерживается плодородие. Самое большое значение почвы в том, что люди получают из неё почти всё необходимое для своей жизни. В настоящее время обрабатываемые земли дают 88% энергии, получаемой человечеством с пищей, около 10% её люди получают от естественных лугов, пастбищ, лесов и 2% — от ресурсов Мирового океана.

ВВЕДЕНИЕ В ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

Введение в геологические процессы

Введение в геологические процессы – структура земли, материалы, Системы и циклы

адаптировано к HTML из конспектов лекций профессора Стивена А. Нельсона Тулейна. Университет

Опасные процессы

Земля в Солнечная система
Планета Земля
Минералы
Формирование минералов
Важные минералы
ROCKS
Геологические породы
Сладки

Метаморфические породы
Геологические процессы
Energy
Формы энергии
Источники Energy
Тепловая передача
Время
ТЕКТОНИКА ТЕКТОРА
Границы
Конвергентные границы
Преобразование границ разломов
Почему плита Возникла тектоника?
Геологические циклы
Гидрологический цикл
Биохимические циклы
Горный цикл
Униформизм и Катастрофа

Опасные процессы

Геология изучает Землю и ее историю.
Геологические процессы постоянно воздействуют на каждого человека на Земле, но наиболее заметны, когда они приводят к гибели людей или имуществу. Такая жизнь или процессы, угрожающие имуществу, называются стихийными бедствиями. Из их являются:

• Землетрясения
• Извержения вулканов
• Цунами
• Оползни
• Проседание
• Наводнения
• Засухи
• Ураганы
• Торнадо
• Падение метеорита

Все эти процессы существовали на протяжении всей истории Земли, но процессы стали опасными только потому, что они негативно влияют на нас как люди.Важный момент — не будет стихийных бедствий если бы не люди. Без человека это только естественно Мероприятия.
Риск характеризует отношения между людьми и геологическими процессы. Мы все рискуем каждый день. Риск от природного бедствия, хотя и не могут быть устранены, в некоторых случаях могут быть поняты таким образом, чтобы свести к минимуму опасность для человека и, таким образом, минимизировать риск. Для этого нам нужно кое-что понять о процессы, которые работают, и понять энергию, необходимую для процесс.Затем мы можем разработать действие, которое необходимо предпринять для минимизации риск. Такая минимизация риска называется снижением опасности.
Хотя люди иногда могут влиять на стихийные бедствия (например, когда дорожное строительство вызывает оползень), другие бедствия, которые непосредственно созданные людьми, такие как разливы нефти и токсичных материалов, загрязнение окружающей среды, массовые автомобильные или железнодорожные аварии, авиакатастрофы и человеческие жертвы. индуцированных взрывов, считаются техногенными катастрофами и не будут быть рассмотрены в этом курсе.

Некоторые из вопросов, на которые мы надеемся ответить в связи с каждым возможным стихийным бедствием являются:

• Где может произойти каждый тип бедствия и почему?
• Как часто происходят эти бедствия?
• Как можно предсказать и/или смягчить каждый тип бедствия?

Земля в Солнечном Система

Солнечная система

• Земля — одна из девяти планет Солнечной системы.
  система
• В дополнение к планетам, множество меньших тел, называемых астероидами, присутствуют кометы, метеороиды.
• Все объекты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца.
• Четыре ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) имеют высокую плотность, потому что они в основном состоят из горных пород и называются земными планетами.

Четыре тела вне орбиты Марса (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и бывшая планета Плутон) имеют низкую плотность, потому что они в основном состоят из газов и называются юпитерианскими планетами.

Происхождение Солнечной системы

• Исходная солнечная туманность
• Конденсация Солнца около 6 миллиардов лет назад
• Конденсация планет около 4,5 миллиардов лет назад.
• Сегодня процесс продолжается, хотя и гораздо медленнее.

Планета Земля
Планета Земля

Сравнения между Землей и другими планетами

• Земля, похожая по размеру, плотности и структуре на земную планеты (все имеют металлическое ядро ​​высокой плотности, состоящее из горных пород, с от тонкой до несуществующей атмосферы.
• Земля — единственная планета с атмосферой, состоящей из азота, Кислород, углекислый газ и водяной пар.
• Земля — единственная планета, имеющая гидросферу, область на поверхность, на которой вода может находиться в жидком, парообразном и твердом состояниях. Этот происходит из-за температуры на поверхности Земли, которая обычно остается между температурой замерзания воды 0°С и температурой кипения вода, 100оС. Температура на Земле зависит от расстояния от Солнца и атмосферой Земли, которая стремится умеренный перепад температур.
• Земля – единственная планета с биосферой (сферой жизни), которая состоит из всего живого. Биосфера существует благодаря Температура Земли, и из-за атмосферы. Кислород присутствует в атмосфере из-за биосферы.
• Земля — единственная планета с реголитом. Реголит тонкий покрытие из рыхлых обломков горных пород, образовавшихся в результате технологического процесса называется выветриванием. Выветривание – это механическая и химическая реакция взаимодействия горных пород Земли и ее гидросферы, атмосфера, биосфера.Хотя на других планетах есть что-то напоминающий реголит, в большинстве образовавшийся в результате ударов метеоритов которые механически разбили поверхность на свободные фрагменты камень. Земля уникальна тем, что на ней происходили другие процессы. производят более разнообразный реголит.

Внутренняя структура Земли

• Земля имеет радиус около 6371 км, хотя это около 22 км на экваторе больше, чем на полюсах.
• Плотность (масса/объем), температура и давление увеличиваются с глубины в Земле.
• Земля имеет слоистую структуру. Этот слой можно просмотреть в двумя разными способами (1) Слои разного химического состава и (2) Слои с разными физическими свойствами.
• Композиционное наслоение
• Корка — различной толщины и состава
• Континентальный 10–70 км толщиной
• Oceanic 8 — 10 км толщиной
• Мантия — 3488 км толщиной, состоит из породы, называемой перидотитом.
Ядро
• — радиус 2883 км, состоит из железа (Fe) и небольшого количества никеля (Ni)

• Слои с различными физическими свойствами

• Литосфера — мощность около 100 км (до 200 км под континенты), очень хрупкий, легко ломается при низкой температуре.
• Астеносфера — толщина около 250 км — твердая порода, но мягкий и легко течет (пластичный).
• Мезосфера — толщина около 2500 км, твердая порода, но все же способен течь.
• Внешнее ядро ​​- толщина 2250 км, железо и никель, жидкость
• Внутреннее ядро ​​- радиус 1230 км, Fe и Ni, твердые

Все вышеизложенное известно из того, как сейсмические волны (волны землетрясений) пройти через Землю.

Минералы

Прежде чем мы сможем начать понимать причины и следствия природных стихийных бедствий, нам нужно иметь некоторое представление о материалах, из которых состоят Земля, процессы, которые воздействуют на эти материалы, и энергия, которая контролирует процессы. Начнем с основных строительных блоков камней — Минералы.
Земля состоит из горных пород. Горные породы – это агрегаты минералов. Минералы состоят из атомов. Чтобы понять горные породы, мы должны сначала иметь понимание полезных ископаемых. Мы начнем с определения Минеральная. Минерал
Формируется естественным путем  (в природе образуется сам по себе [некоторые говорят, что без помощи человека]) Твердое тело (не может быть жидкостью или газом)
С определенным химическим составом (каждый раз мы видим один и тот же минерал он имеет тот же химический состав, который может быть выражен химическая формула).
и характерная кристаллическая структура (атомы расположены внутри минерала в определенном порядке).
Примеры Стекло — может быть образовано естественным образом (вулканическое стекло, называемое обсидианом), представляет собой твердое вещество, однако его химический состав не всегда одинаков, и не имеет кристаллической структуры (отдельные атомы в стекле расположены беспорядочно, подобно расположению в жидкости). Таким образом, стекло не минерал. Лед — Образуется естественным образом, твердый, имеет определенный химический состав, который можно выразить формулой h3O, и имеет определенную кристаллическую структуру в твердом состоянии.Таким образом, лед является минералом. Жидкой воды нет, так как она не твердая и не имеет кристаллическая структура.
Галит (соль) – Образуется естественным путем, твердый, имеет определенный состав. химический состав, который может быть выражен формулой NaCl, и не имеют определенную кристаллическую структуру, как показано ниже. Таким образом, галит является минералом.

Важные минералы в земной коре Разнообразие минералов, которые мы видим зависят от химических элементов, доступных для их образования.В земной в коре наиболее распространены следующие элементы:

• O, кислород 45,2% по весу
• Si, кремний 27,2%
• Алюминий 8,0%
• Fe, железо 5,8%
• Ca, кальций 5,1%
• мг, магний 2,8%
• Na, натрий 2,3%
• К, Калий 1,7%
• Ти, Титан 0,9%
• H, водород 0,14%
• Мн, Марганец 0. 1%
• P, Фосфор 0,1%

Обратите внимание, что углерод (один из самых распространенных элементов в жизни) не входит в число верхний 12.

рис.1 Силикатный тетраэдр

Из-за ограниченного количества элементов, присутствующих в земной коре известно всего около 3000 минералов. Только от 20 до 30 из этих минералов обычные. Наиболее распространены минералы на основе Si и O: силикаты. Силикаты основаны на тетраэдре SiO4.4 кислорода связаны на один атом кремния (рис.1)

Образование минералов

Минералы образуются в природе в результате различных процессов. Из их являются:

• Кристаллизация из расплава — процесс, в результате которого горные породы.
• Осаждение воды – процесс, приводящий к химическим осадочные породы.
• Осадки живых организмов – процесс, который возникает в биохимических осадочных породах
• Переход в более стабильное состояние — процесс, в результате которого образование почвы в результате выветривания и образования метаморфических пород.
• Осадки из паров. (не часто, но иногда встречается вокруг жерл вулканов)

Поскольку каждый процесс приводит к различным минералам, мы можем определить процесс образования полезных ископаемых в природе. Каждый процесс имеет определенные Условия температуры и давления, которые можно определить в лаборатории эксперименты.

Важные минералы

Для целей этого курса три наиболее важных минерала (другие могут быть введены по мере необходимости) являются:
Кварц — химическая формула SiO2.- Кварц является одним из основных минералов который первоначально образуется путем кристаллизации из расплава в магматических породах. Хотя кварц образуется при относительно высоких температурах, он стабилен. (не разрушается и не изменяется) в условиях, близких к земным поверхность. Таким образом, кварц является основным компонентом песка, почвы и осадочные породы, называемые песчаниками.

рис. 2.

Глинистые минералы — Глинистые минералы представляют собой пластинчатые силикаты, поэтому они имеют кристаллическая структура, которая позволяет им легко ломаться вдоль параллельных листы.Глинистые минералы образуются путем изменения других минералов во время процесс химического выветривания (изменение в условиях, близких поверхности Земли). Таким образом, глинистые минералы являются основными составляющими почв. а также встречаются в осадочных породах, известных как сланцы или аргиллит.(рис.2)
  рис.2 Пластовые силикаты
  Кальцит — химическая формула CaCO3 (карбонат кальция). Кальцит это легко растворяется в воде в слабокислой среде. Таким образом, кальцит можно осаждать непосредственно из воды.Организмы могут извлекать кальций и ионы карбоната из воды для осаждения их оболочек. Таким образом, кальцит основной компонент химических и биохимических осадочных пород.
 

Камни

Горные породы представляют собой агрегаты минералов, которые удерживаются вместе, образуя консолидированная масса.

Три основных типа горных пород:

Магматические Скалы

Магматические породы – горные породы, образовавшиеся в результате кристаллизации из расплава – называется магмой.
Если кристаллизация происходит глубоко под поверхностью Земли их называют Плутоническими породами .

Примеры включают:
Гранит — крупнозернистая порода, состоящая в основном из кварца и полевой шпат с небольшим количеством биотита и/или роговой обманки.
Габбро — крупнозернистая порода, состоящая в основном из пироксенов, и плагиоклаз.
Если кристаллизация происходит на поверхности Земли, они называются вулканическими породами.

Примеры включают:
Риолит — мелкозернистая или стекловидная порода, содержащая кристаллы кварц, полевой шпат и биотит — химически такие же, как гранит.
Андезит — тонкозернистая порода, содержащая кристаллы пироксена, плагиоклаз, иногда роговая обманка.
Базальт — мелкозернистая горная порода, содержащая кристаллы оливина, пироксен и плагиоклаз — химически такие же, как габбро.

Осадочные Скалы

Осадочные горные породы – горные породы, образующиеся вблизи поверхности Земли посредством химическое осаждение из воды или путем цементации рыхлых фрагментов (так называемый осадок).
Обломочные осадочные породы – образовавшиеся в результате цементации рыхлых обломки ранее существовавших пород. Цементация происходит в результате новых минералы, осаждающиеся в пространстве между зернами. Обломочные осадочные горные породы классифицируются на основе размера фрагментов, которые составляют вверх по скале

Название частицы	Диапазон размеров	Рыхлый осадок	Консолидированная порода
Боулдер	>256 мм	Гравий	Конгломерат (если обломки округлые)       или брекчия (если обломки угловой)
Булыжник	64–256 мм	Гравий
Галька	2 — 64 мм	Гравий
Песок	1/16–2 мм	Песок	Песчаник
Ил	1/256–1/16 мм	Ил	Алевролит
Глина	<1/256 мм	Глина	Аргиллиты, аргиллиты и сланцы

Химические осадочные породы – результат прямого химического осадки из поверхностных вод. Обычно это происходит в результате испарение, которое концентрирует ионы, растворенные в воде, и приводит к осаждение минералов.
Биохимические осадочные породы – результат химического осадки живыми организмами. Самый распространенный биохимический осадочный горная порода – это известняк, состоящий из раковин организмов, в свою очередь состоит в основном из минерального кальцита.

Метаморфический Скалы

Метаморфические породы — результат захоронения любого ранее существовавшего камня. глубоко в земле и подвергается воздействию высоких температур и давлений.Большинство метаморфические породы показывают текстуру, которая показывает выравнивание пластового силиката минералы, минералы, такие как биотит и мусковит, что придает им слоистый внешний вид и позволяет им легко ломаться вдоль почти плоских поверхностей. Некоторые распространенные метаморфические породы, с которыми мы можем столкнуться в этом курсе:

Сланец — мелкозернистая метаморфическая порода, состоящая в основном из глины минералы, которые легко ломаются вдоль гладких плоских поверхностей.
Сланец — более крупнозернистая метаморфическая порода, состоящая из кварца и слюды, которые ломаются вдоль неровных волнистых поверхностей.

Геологическое Процессы

На Земле и внутри Земли действуют самые разные процессы — здесь мы рассмотрим виновные в стихийных бедствиях

Плавление — отвечает за создание магмы, которая приводит к вулканизм.

Деформация — ответственна за землетрясения, вулканизм, оползни, проседания.

Изостатическая регулировка за счет плавучести – отвечает за землетрясения, оползни, просадки.

Выветривание — ответственен за оползни, просадки.

Эрозия — ответственна за оползни, оседания, наводнения.

Атмосферная циркуляция — ответственна за ураганы, торнадо, наводнения.

Энергия

Все процессы, происходящие на Земле или внутри нее, требуют энергии. Энергия может существуют в различных формах и происходят из различных источников. Стихийные бедствия происходят, когда происходит внезапный выброс энергии вблизи поверхность Земли.

Формы энергии

Формы энергии
Энергия может существовать во многих различных формах, но может быть преобразована между каждая из этих форм

Гравитационная энергия — Энергия, высвобождаемая при падении объекта с возвышенностей на низины. Когда объект падает энергия может быть преобразована в кинетическую энергию (энергию движения) или тепло энергия.

Тепловая энергия — Энергия, проявляемая движущимися атомами, чем больше тепла энергия объекта, тем выше его температура.Тепловая энергия может быть преобразуется в кинетическую энергию, как это происходит при сжигании топлива в двигателе. и приводит машину в движение.

Химическая энергия — Энергия, высвобождаемая при разрушении или формовании химические связи. Этот вид энергии обычно преобразуется в тепло.

Лучистая энергия — Энергия, переносимая электромагнитными волнами (светлый). Большая часть солнечной энергии достигает Земли в этой форме, и преобразуется в тепловую энергию.

Ядерная энергия — Энергия, хранящаяся или высвобождаемая при связывании атомов вместе. Большая часть энергии, вырабатываемой на Земле, поступает из этого источник, и большая часть преобразуется в тепло, когда она высвобождается.

Энергия упругости (также называемая энергией деформации) – при деформации эластичный материал (например, резиновые ленты, дерево и камни) энергия может быть хранится в материале. Когда эта энергия высвобождается, она может быть преобразована к кинетической энергии и теплу.

Электрическая энергия — Энергия, производимая движущимися электронами через материю. Большая часть этой энергии вырабатывается людьми и преобразуется в тепловую энергию для обогрева домов или воды или преобразуется в кинетическая энергия для привода кондиционеров, пылесосов, консервных ножей, и т. д.

Источники энергии

Земля имеет два основных источника энергии — та, что поступает на Землю из Солнце (Солнечная энергия) и достигающая поверхности Земли Сама Земля (внутренняя или геотермальная энергия).

Солнечная энергия – достигает Земли в виде лучистой энергии, и составляет 99,987% энергии, получаемой Землей.
Около 40% немедленно отражается обратно в космос атмосферой и океаны.
Некоторая часть преобразуется в тепло и поглощается атмосферой, гидросферой, и литосфера, но и это в конце концов уходит в космос.
Часть поглощается растениями в процессе фотосинтеза и сохраняется в растениях, используются другими организмами или хранятся в ископаемом топливе, таком как уголь и нефть.
Солнечная энергия управляет водным циклом, вызывая испарение океанов и циркуляция атмосферы, которая позволяет дождям падать на землю и бежать вниз по склону. Таким образом, солнечная энергия несет ответственность за такие стихийные бедствия как суровая погода, так и наводнения.

Внутренняя энергия — генерируется внутри или благодаря Земле. Это составляет всего около 0,013% всей энергии, достигающей Земли. поверхность, но отвечает за деформационные события, которые строят горы и вызвать землетрясения, чтобы таять в Земле, чтобы создать магму, которая привести к вулканизму.
Два источника внутренней энергии:
Радиоактивный распад

• Некоторые элементы, такие как уран, торий и калий, нестабильны. изотопы, которые мы называем радиоактивными.
• Когда радиоактивный изотоп распадается на более стабильный изотоп, субатомные частицы, такие как протоны, нейтроны и электроны, выбрасываются от радиоактивного родительского атома и замедляются и поглощаются окружающая материя.
• Энергия движения (кинетическая энергия) этих частиц равна преобразуется в тепло при столкновении этих частиц с окружающая материя.
• Хотя радиоактивные изотопы типа 235U (Уран), 232U, 232Th (торий) и 40K (калий) не очень распространены на Земле, Их достаточно много, чтобы выделять большое количество тепла. генерируются на Земле.

Преобразование гравитационной энергии

• Гравитация — это сила притяжения между двумя телами.
• Сила гравитации действует между Солнцем, Землей и Луной, создавая приливные силы, которые заставляют Землю выпячиваться в направлении Луна.Это выпячивание представляет собой кинетическую энергию, которая преобразуется в тепло в Земля.
• Гравитация имеет и другие энергетические эффекты вблизи поверхности Земли. Все объекты на поверхности Земли постоянно притягиваются к центра Земли силой тяжести.
• Когда объект приближается к центру Земли, падая, при скольжении, скольжении или опускании высвобождается кинетическая энергия.

Часть тепла, выходящего из Земли, является теплом, которое было произведено гравитационным уплотнением Земли, заставившим материю двигаться ближе к центру Земли.

Теплообмен

Теплопередача

Поскольку большая часть энергии, достигающей поверхности Земли, в конечном итоге преобразуется в тепло, важно понимать, как тепло может проходить через материалы. Возможны три основных режима теплопередачи

• Проводимость — атомы колеблются друг относительно друга и эти колебания перемещаются из областей с высокими температурами (быстрые вибрации) в области с низкими температурные зоны (более медленные вибрации).-  Тепло от Земли внутренняя часть перемещается через твердую кору с помощью этого способа теплопередачи.
• Конвекция — Тепло перемещается вместе с материалом, поэтому материал должен иметь возможность двигаться. Мантия Земли кажется передавать тепло этим методом, и тепло передается в атмосферу этим режимом (вызывая атмосферную циркуляцию).
• Излучение — Тепло движется с электромагнитным излучением (свет)  Тепло от Солнца передается этим способом, и, таким образом, радиационный теплообмен отвечает за потепление океанов и атмосферы и для повторного излучения тепла обратно в космос

Время Весы

Как обсуждалось ранее, Солнечная система начала формироваться около 6 миллиардов лет назад. назад, а Земля и другие планеты около 4.5 миллиардов лет назад. геологический процессы действовали на Земле с тех пор. Некоторые из этих процессов, как события горообразования расходуют энергию в масштабах времени нескольких сотни миллионов лет, в то время как другие, например, землетрясения, расходуют энергию на временные масштабы в несколько секунд (хотя запас энергии для такого событие может занять сотни или тысячи лет). Если мы рассмотрим время масштабах различных геологических и других процессов, мы видим, что те процессы, воздействующие на человека, и которые могут быть ответственны за естественные стихийные бедствия происходят в масштабах времени менее нескольких лет.

Плита Тектоника

Многое из того, что происходит вблизи поверхности Земли, связано с взаимодействием литосферы с нижележащей астеносферой. Большинство из них взаимодействия вызваны тектоникой плит. Тектоника плит — это теория разработан в конце 1960-х, чтобы объяснить, как внешние слои Земли двигаться и деформироваться. Теория произвела революцию в том, как мы думаем о Земле. С появлением теории тектоники плит, геологам пришлось пересмотреть почти все аспекты геологии.Тарелка тектоника оказалась настолько полезной, что может предсказывать геологические события и объяснить почти все аспекты того, что мы видим на Земле.
Теория гласит, что литосфера Земли разделена на плиты. (толщиной около 100 км), которые перемещаются поверх астеносферы. Континентальная кора погружена в литосферные плиты. Тарелки движутся в разных направлениях и встречаются на границах плит.

Плиты и их границы показаны ниже:

Границы плит важны, потому что плиты взаимодействуют на границах и это зоны, где происходит деформация земной литосферы место.Таким образом, границы плит являются важными областями в понимании геологические опасности. Встречаются три типа границ плит:

Расходящиеся границы плит

Расходящиеся границы плит — это границы, по которым плиты расходятся. друг от друга, и где создаются новые океаническая кора и литосфера. Магмы, поднимающиеся из нижележащей астеносферы, вторгаются и извергаются под и на океаническом хребте, чтобы создать новое морское дно. Это толкает пластины на любой стороной друг от друга в противоположных направлениях.
Сама окраина поднимается, образуя океанические хребты, которые также называются спрединговыми центрами, потому что океаническая литосфера разлетается на каждом стороне границы. В то время как самые расходящиеся границы плит происходят на океанические хребты, иногда континенты расчленяются зонами, называемыми рифтовые зоны, где со временем может образоваться новая океаническая литосфера. вулканизм и землетрясения обычны вдоль расходящихся границ плит

Конвергентные границы плит

Границы конвергентных плит — это границы, по которым движутся две плиты. друг к другу.На таких границах одна из плит должна опускаться ниже другой в процессе, называемом субдукцией. Два типа сходящихся границ известны.
Границы субдукции — они возникают там, где океаническая литосфера погружается под океаническую литосферу (конвергенция океан-океан), или где океаническая литосфера погружается под континентальную литосферу (конвергенция океана и континента). Там, где встречаются две плиты, океанический на морском дне образуется траншея, и эта траншея отмечает плиту граница.
Когда две плиты океанической литосферы сталкиваются друг с другом, происходит субдукция пластина проталкивается на глубину, где происходит плавление. Эти тает (магмы) поднимаются на поверхность, образуя цепочки островов, известных как островные дуги. Хорошим примером островной дуги являются Карибские острова.
Когда плита из океанической литосферы сталкивается с плитой с континентальная литосфера, плита с субдуктами океанической литосферы потому что она имеет более высокую плотность, чем континентальная литосфера.

 
Снова субдуктивная литосфера выталкивается на глубину, где магмы генерируются, и эти магмы поднимаются на поверхность, производя, в этом случае, вулканическая дуга на континентальной окраине. Хорошие примеры этого типа вулканической дугой являются Каскадные горы на северо-западе США и Анды Южной Америки. сжимая и поднимая настроение континентальная кора на обеих плитах. Гималайские горы между Так сформировались Индия и Китай, а также Аппалачи. Горы около 300 млн лет назад
Все сходящиеся границы являются зонами частых и сильных землетрясений.

Преобразование границ разлома

Transform Fault Boundaries — когда две пластины скользят мимо друг друга, Тип границы происходит по трансформному разлому. Это также зоны часты и сильные землетрясения, но вообще не зоны вулканизма. Знаменитый разлом Сан-Андреас в Калифорнии является примером преобразования разлом, образующий часть границы между Тихоокеанской плитой и Североамериканская плита.

Почему тектоника плит Происходить?

• Тектоника плит управляется внутренней энергией Земли.Хотя среди геологов ведутся споры относительно точного механизма, большинство согласны с тем, что движение плит в конечном итоге приводится конвекционными течениями в мантии.
• Напомним, что конвекция — это способ передачи тепла, при котором тепло движется вместе с материалом. Это происходит, когда проводимость неэффективна в перенос тепла, особенно если материал имеет низкую теплопроводность. проводимость, как камни.
• Напомним также, что астеносфера Земли пластична, а потому течь легче, чем вышележащая литосфера.

Таким образом, если астеносфера движется конвекцией, с восходящими течениями перенося тепло к поверхности на океанических хребтах, и, спускаясь токи, опускающиеся в зонах субдукции после отдачи тепла на поверхность, тогда хрупкие пластины, находящиеся поверх конвекционной камеры, будут вынуждены двигаться по поверхности, будучи в некотором смысле увлекаемыми подвижная астеносфера.

Геологические циклы

Хотя мы обсуждали различные части Земли как отдельные сущностей, на самом деле каждая из сущностей, атмосфера, гидросфера, литосфера и т. д. взаимодействуют друг с другом, непрерывно обмениваясь материя и энергия.Этот обмен веществом и энергией происходит циклически. основе, с круговоротом как вещества, так и энергии между различными хранилищами резервуары в различных временных масштабах. Потому что материя и энергия, таким образом, цикличность, различные геологические циклы играют большую роль в развитии стихийных бедствий. Здесь мы рассмотрим некоторые из этих геологических циклов.

Гидрологический цикл

Возможно, самый простой из циклов для понимания — это гидрологический цикл. это включает в себя движение воды по системам Земли.Вода движется между 7 основными водоемами:

• океаны
• атмосфера, в которой она движется в облаках, переносимых ветрами
• ледники и ледяные щиты
• поверхностные озера и ручьи
• подземные воды (воды, движущиеся в порах горных пород под поверхность)
• биосфера и
• литосфера, где она удерживается в кристаллографическом строение водосодержащих (водоносных) минералов.

Океан, безусловно, является крупнейшим из этих резервуаров, в нем содержится 97% всей воды.

Резервуар	%	Вход	Выход	Время пребывания
Океаны	97,5	Атмосферные осадки Таяние ледников Поток из ручьев Поток из подземных вод	Испарение в атмосферу Субдукция в литосферу	Тысячи лет
Атмосфера	<0.01	Испарение из океанов Испарение из поверхностных вод Транспирация из биосферы Вулканизм из литосферы	Осадки в виде снега и дождя на суше и в океанах Поглощение биосферой	Несколько дней
Ледники	1,85	Осадки из атмосферы	Таяние в поверхностных водах Таяние в океанах Испарение в атмосферу	Тысячи лет
Поверхностные озера и ручьи	<0. 01	Атмосферные осадки Таяние ледников Поток грунтовых вод	Просачивание в грунтовые воды Поступление в океаны Испарение в атмосферу	Несколько недель
Подземные воды	0,64	Утечка из поверхностных озер и ручьев Утечка из океанов Осадки из атмосферы	Сток в поверхностные озера и ручьи Сток в океаны Поглощение биосферой	Сотни лет
Биосфера	<0.01	Поглощение поверхностными водами, атмосферой, океанами и грунтовыми водами	Транспирация в атмосферу Погребение в литосфере	Несколько дней
Литосфера	?	Из подземных вод в водные минералы Из биосферы путем захоронения в отложениях Из океанов путем субдукции	Выветривание в грунтовые воды и океаны Вулканизм в атмосферу	Миллионы лет

Основной путь движения воды лежит через атмосферу. Два основных источники энергии управляют циклом:

• Солнечная энергия вызывает испарение поверхностных вод и атмосферная циркуляция и
гравитационная энергия заставляет воду течь обратно в океаны. Резиденция время пребывания в каждом из резервуаров в целом пропорционально размеру резервуар
• с водой, находящейся в океанах и ледниках на протяжении многих тысяч лет,
• в подземных водах сотни лет,
• в поверхностных водах по месяцам,
• в атмосфере и биосфере за сутки.

Вода может находиться в литосфере миллионы лет.

Биогеохимические циклы

Хотя гидрологический цикл включает в себя биосферу, лишь небольшое количество всего количества воды в системе в любой момент времени находится в биосфере. Другие материалы, например углерод и азот, имеют гораздо более высокую доля всего населения, проживающего в биосфере в любой момент времени. Циклы, включающие взаимодействие между другими коллекторами и биосферы часто рассматриваются по-разному, потому что они связаны с биологическими такие процессы, как дыхание, фотосинтез и разложение (распад).Их называют биогеохимическими циклами.
Хорошим примером является углеродный цикл, так как он включает в себя круговорот углерода. между 4 основными резервуарами:

• Биосфера, где она является основным строительным блоком жизни,
• Литосфера, где он входит в состав карбонатных минералов и горных пород. и ископаемое топливо, такое как уголь и нефть,
• океанов, где он встречается в виде растворенного иона в морской воде, и
• Атмосфера, где он встречается в виде углекислого газа (CO2).
  

Резервуар	Вход	Выход
Биосфера	Из литосферы в результате поглощения растениями Из океанов в результате химического осаждения Из атмосферы в результате фотосинтеза	В литосферу при захоронении В океаны при распаде В атмосферу при распаде, дыхании и горении
Литосфера	Из биосферы в результате захоронения Из океанов в результате химических осадков Из атмосферы в результате осадков и подземных вод	В биосферу в результате поглощения организмами В океаны в результате растворения (выветривания)
Океаны	Из атмосферы в результате осаждения Из литосферы в результате растворения Из биосферы в результате распада и дыхания	В биосферу за счет поглощения организмами В литосферу за счет химического осаждения В атмосферу за счет испарения
Атмосфера	Из биосферы в результате дыхания, горения и распада Из литосферы в результате просачивания и сжигания ископаемого топлива и вулканизм Из океанов путем испарения	В биосферу в результате фотосинтеза В океаны в результате осадков

Во всех резервуарах, кроме литосферы, время пребывания обычно равно короче, порядка нескольких лет. Сжигание человеком ископаемого топлива добавляет Углерод возвращается в атмосферу с большей скоростью, чем обычно, и поэтому беспокойство по поводу потепления парниковых газов, вызванного деятельностью человека.

Рок Цикл

• Круговорот горных пород включает круговорот элементов между различными типами горных пород и, таким образом, в основном включает литосферу.
• Но поскольку такие материалы, как вода и углерод, литосферы, горный цикл перекрывается с этими другими циклами.
• Круговорот горных пород включает в себя три типа горных пород как резервуаров (1) магматические, (2) осадочные и (3) метаморфические.
• Химические элементы могут находиться в каждом типе горных пород и геологических процессы перемещают эти элементы в другой тип породы.
• Горный цикл можно разделить на два основных контура, один через континентальной коре и один через мантию.
• Энергия частей цикла земной коры у поверхности Земли это солнечная и гравитационная энергия (которые контролируют эрозию и выветривания), в то время как энергия, управляющая процессами под поверхностью геотермальная и гравитационная энергия (которые контролируют подъем, оседание, плавление и метаморфизм).

Униформизм и катастрофизм

Примерно до 1850 года большинство людей считали Землю относительно молодой особенностью и теми процессами и формами рельефа, которые происходят на Земле были результатом катастрофических событий (таких как сотворение мира и потоп), которые произошло очень быстро. Но внимательное наблюдение за земным процессом привело некоторых, как Джеймс Хаттон и Чарльз Лайель), чтобы выдвинуть гипотезу о том, что процессы, которые можно было наблюдать, происходящее в настоящее время, действовало на протяжении история планеты. Это привело к развитию концепции униформизм, часто заявляемый как «настоящее — это ключ к прошлому». А более современный способ сформулировать этот принцип состоит в том, что, поскольку законы природы действовали одинаково во все времена, и все земные процессы должны подчиняться законам природы (т.е. законам физики и химии. Изначально одна из самых сложных проблем в применении этого принципа к Земля, заключалась в том, что было сделано предположение, что темпы всех геологических процессы были одинаковыми во все времена.Мы знаем, что Земля очень старый (4,5 миллиарда лет) и что при его рождении было жарче, чем на сейчас. Таким образом, вполне вероятно, что скорости некоторых геологических процессов изменились. менялись на протяжении времени. Теперь мы также признаем, что на самом деле может быть катастрофические события, которые происходят нечасто, что может привести к очень быстрому изменения на Земле. Потому что эти катастрофические события происходят нечасто, трудно наблюдать их эффекты, но если мы можем признать их, мы все же можем видеть, что даже эти редкие катастрофические события подчиняются законам природы.

ТОП

Биосфера: определение и объяснение — видео и расшифровка урока

Чем не является биосфера

Поскольку Земля такая большая, существует почти безграничное количество способов ее изучения. Одним из простейших средств, с помощью которых наука классифицирует различные аспекты Земли, является разделение ее на «сферы»:

• Литосфера состоит из земной коры и верхней части ее мантии.
• атмосфера — это то, что мы называем «воздухом», или смесью газов, удерживаемых вокруг земли ее гравитационным притяжением.
• Гидросфера представляет собой совокупность всей земной воды в любой форме, будь то на земле в виде жидкости или льда или в облаках в виде водяного пара.

Все эти сферы взаимодействуют друг с другом множеством различных средств, таких как круговорот воды и биогеохимические циклы, такие как циклы углерода и азота.

Что такое биосфера

Биосфера — это четвертая сфера, состоящая из мест, где может быть найдена жизнь. Поскольку жизнь существует в воздухе, на земле и на земле, на воде и в воде, биосфера перекрывает, соединяет и влияет на все остальные сферы — и все они влияют на биосферу.

Однако, учитывая огромное количество организмов на Земле, биосфера на самом деле довольно мала по размеру. Большая часть жизни биосферы находится на глубине от 500 метров ниже поверхности океана до шести километров над поверхностью земли, хотя есть организмы, особенно микроорганизмы, способные жить на гораздо больших и меньших глубинах.Биосфера довольно старая; его создание совпадает с появлением первых бактерий около 3,5 миллиардов лет назад. По мере того, как жизнь менялась и становилась более сложной, менялась и биосфера.

Биосфера в иерархии жизни

Какое место занимает биосфера в иерархии жизни? Поскольку он охватывает все места, где существует жизнь, вы могли бы ожидать, что он находится на вершине пирамиды, и вы были бы правы:

.

Прямо под биосферой этой пирамиды находятся биомов , или большие сообщества организмов, определяемые определенным климатом. Ниже биомов в иерархии находятся экосистем , которые обычно определяются как еще более узкие и специализированные популяции организмов, взаимодействующие с неживыми частями окружающей среды.

Важность биосфер

Изучение биосферы является основой для экологии , изучения жизни и ее взаимодействия с физической средой. Например, на изображении здесь красный цвет символизирует высокую концентрацию водорослей и растительного планктона в океанах, а зеленый — большое количество наземных растений.

Биосфера визуализируется на основе расположения зеленых растений и водорослей.

Поскольку растения являются первичными производителями , то есть они находятся в нижней части пищевых сетей, они являются хорошим индикатором того, где можно найти другие формы жизни. Экологи отслеживают эти типы данных, чтобы попытаться предсказать, что произойдет с окружающей средой. Информация, которую они получают, может помочь нам подготовиться к событиям, затрагивающим людей, таким как засуха или сильные штормы.

Как меняются биосферы?

Поскольку Земля постоянно меняется, биосфера постоянно меняется.

Человек оказал огромное влияние на биосферу. Безудержное использование ископаемого топлива изменило состав атмосферы, так что она содержит больше парниковых газов. Это, в свою очередь, привело к повышению общей температуры земли, особенно за последние 100 лет. Две карты ниже температурных неоднородностей, которые произошли между 1970 и 1979 годами (внизу) и 2000 и 2009 годами (вверху).Красный означает более высокие температуры, чем обычно, а синий означает более низкие.

Повышение глобальной температуры за последние 40 лет.

Более высокие глобальные температуры могут означать все, от изменения моделей миграции птиц до увеличения цветения водорослей в океане. Другие факторы, такие как загрязнение, усиление кислотных дождей, вырубка лесов и все более пористый озоновый слой, оказали свое влияние на атмосферу, литосферу и гидросферу.В результате получается совсем другой взгляд на биосферу.

Краткое содержание урока

Биосфера — это часть Земли, на которой существует жизнь, — совокупность всех земных биомов. Он расположен на вершине иерархии подобных, над общими группами, такими как биомов , которые представляют собой большие сообщества организмов, определяемые определенным климатом, и экосистем , которые обычно определяются как еще более узкие и специализированные популяции организмов. которые взаимодействуют с неживыми частями окружающей среды.

Другими сферами на Земле являются литосфера , состоящая из земной коры и верхней части ее мантии, атмосфера , смесь газов, удерживаемая вокруг земли ее гравитационным притяжением, и гидросфера общая сумма всей земной воды в любой форме.

Все эти сферы взаимодействуют друг с другом, причем биосфера соприкасается и воздействует на них всех. Биосфера является основой изучения экологии , или изучения жизни, в котором ученым нравится изучать такие вещи, как первичные производители , которые находятся на дне пищевых сетей, они являются хорошими индикаторами того, где другие можно найти формы жизни.

Люди оказали большое влияние на биосферу из-за нашей роли в изменении климата, загрязнении и вырубке лесов.

Эпоха Земли

«ПРИРОДА вибрирует с ритмами, климатическими и дистрофическими, которые находят стратиграфическое выражение в диапазоне от быстрых колебаний поверхностных вод, зафиксированных в виде ряби, до этих давно отложенных движений глубоко заточенных титанов. которые разделили земную историю на периоды и эры. Бег времени измеряется сплетением сложных ритмов — дня и ночи, штиля и бури, лета и зимы, рождения и смерти — таких, какие ощущаются в краткой жизни человека.Но путь Земли отступает в отдаление, по сравнению с которым эти меньшие циклы столь же бесполезны для измерения этой бездны времени, как для человеческой истории были бы взмахи крыльев насекомого. Таким образом, мы должны искать природу тех более длинных ритмов, само существование которых было неизвестно до тех пор, пока человек в свете науки не попытался понять Землю. Больший из них должен быть измерен с точки зрения меньшего, а меньший должен быть измерен с точки зрения лет. Они контролируют осадконакопление, и стратиграфическая серия представляет собой записанную на каменных скрижалях запись этих меньших и больших волн, которые пульсировали в течение геологического времени.” Измерение геологического времени имеет большое значение за пределами сфер геологии и биологии. С историей осадочных пород тесно связаны возраст Земли как астрономического тела и эволюция планетной системы. Из обсуждения на следующих страницах мы увидим, что природа и скорость звездного развития также связаны с этой проблемой и даже с фундаментальной физической проблемой источника лучистой энергии звезд. Таким образом, большое значение в общих проблемах Земли имеют недавние важные исследования возраста пригодной для жизни Земли геологов и палеонтологов — Холмса, Шухерта, Мэтьюза, Баррелла и др. космогония. Прогресс науки часто требует и использует тесное сотрудничество многих ее отраслей. Мы действительно можем изучать звезды с помощью окаменелостей в земных породах и получать знания об атомной структуре из климата доэмбрийского периода. Я начал эту статью с вступительного абзаца замечательно всеобъемлющих и важных мемуаров профессора Джозефа Баррелла из Йельского университета о продолжительности геологического времени. В развитии наших представлений о возрасте Земли его рассуждения, скорее всего, станут эпохой из-за последовательной тщательности, значительного расширения геологического времени за общепринятые пределы и решительного бунта против строгих ограничений, установленных Кельвин и более поздние физики.За исключением некоторых других, таких как Артур Холмс из Англии, геологи до сих пор не решались прямо сопоставить радиоактивные свидетельства возраста горных пород с записями стратиграфии. Шкала времени истории Земли. Прежде чем рассматривать некоторые из наиболее важных моментов в пересмотре Барреллом геологического времени, можно привести хронологическую таблицу земной истории, включающую его окончательные оценки. Я адаптировал табличные данные из многочисленных источников». Схема эр и периодов следует традиционным линиям, а не более логичному расположению эр, основанному на органической эволюции, и периодам, основанным на современных представлениях об относительной важности основных нарушений, которые отмечают геологическую историю.Следует отметить, что рождение различных горных систем обычно длилось более одного периода; время, указанное в последнем столбце, является временем наибольшей активности или максимального подъема. Цифры в третьем и четвертом столбцах, относящиеся к общему времени, прошедшему с начала соответствующего периода, взяты из мемуаров Баррелла. Он утверждает, что колонка, обозначающая минимальные значения, «рассматривается как более вероятная, но желательно давать максимальные и минимальные оценки, чтобы не допустить, чтобы один столбец цифр передал идею точности или достоверности, которая еще не достигнуто.Расхождение двух столбцов показывает порядок неопределенности результатов. суммированием предполагаемых вероятных ошибок всех различных факторов, влияющих на определение относительного и абсолютного возраста. Некоторые точки геологической истории определены с гораздо большей точностью, чем другие; начало кембрия далеко не точно, а возраст ШКАЛА ВРЕМЕНИ В МИЛЛИОНАХ ЛЕТ МИНИМУМ МАКСИМУМ ХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ NCTES Психологический (Возраст умственной жизни) Cмоооооо (Возраст млекопитающих современных флор) и .Если такооо (Эпоха рептилий) Палкокойк (Возраст амфибий, рыб и высших беспозвоночных) ProrocoY. Археозой.. Первичный. космологический. Недавний Плейстоцен …. плиоцен Миоцен олигоцен эоцен палеоцен Меловой период…. Комманч. юрский триас Пермь пенсильванский Мис, иппиан девонский силурийский ордовик кембрий латк Рано Палко-Лаурентиана и др. 7 19 35 55 95 120 155 190 215 250 300 35° 300 480 550 (1200) (1500) I.5 ф 9 23 39 65 5 150 195 240 280 33° 370 420 460 590 7OO Доминирование человека периодическое оледенение; первобытный человек Гималаи; человеко-обезьяны Современные Альпы; трехпалые лошади Пиренеи; Апеннины ГораУилсон’; современные млекопитающие; четырехпалые лошади примитивные млекопитающие; пятипалые лошади? Анды; Холмистая местность Рост цветковых растений Сьерра-Невада; летающие рептилии; первые птицы Восстание динозавров Аппалачи; Уральские горы Палеозойские Альпы; примитивные насекомые Ранние угольные меры Самые ранние известные наземные флоры Возраст рыб Восстание беспозвоночных Господство трилобитов Самые старые известные окаменелости Примитивные морские беспозвоночные Одноклеточная жизнь? (3000?) Происхождение Земли ‘. Арнольд и Стронг, Некоторые кристаллические породы гор Сан-Габриэль, Калифорния, Бюллетень Геологического общества лица Ларта, том.(Оксфорд), 1009, стр. 425. tMrica 16, 183, 1005; Суды, Девонские и каменноугольные породы достаточно определенные. Цифры для докембрийского времени, которые я в скобках добавил к таблице, едва ли являются гипотетическими, поскольку возникает значительная неопределенность в оценке фактического начала разделения. Возраст некоторых пород этих периодов точно известен; но точное геологическое положение внутри периодов, как правило, еще не определено. Баррелл замечает (стр. 752), что «как это ни удивительно, дата, известная с наибольшей точностью, относится далеко к докембрийскому времени.Урановые минералы из Норвегии, Техаса, Квебека и Германской Восточной Африки, связанные с гранитами, дают возраст, который приблизительно равен 1 120 00 000 лет». Долгое время считалось, что большие массивы докембрийских пород представляют собой по крайней мере такой же большой интервал времени, как и вся последующая история. Теперь выясняется, что древнейшие известные горные породы, например, гранито-гнейсы Лаврентьевской системы в Канаде, существовали почти полтора миллиарда лет назад. «За этими самыми древними вехами лежит первобытная эра, стратиграфическая запись которой была уничтожена поглощением магмой снизу и повторяющимися циклами эрозии сверху.Что касается его длины, то нет никаких указаний, кроме того, что самые древние известные скалы, которые «знаменуют собой начало следующей эры, содержат отложения, свидетельствующие о земной поверхности, на которой воздух и вода играли свою роль, как и в более поздние времена. Кора, океан и атмосфера к открытию археозоя уже достигли состояния стабильности». Последняя запись в таблице, относящаяся к происхождению Земли, безусловно гипотетична, но представляет интерес как самостоятельное определение, не противоречащее геологическим данным.Он дается Джеффрисом как приблизительное теоретическое значение возраста планетарной системы, полученное на основе теории приливной эволюции из рассмотрения существующих элементов орбиты. ритмы и измерение геологического времени. Дискуссия профессора Баррелла — это, прежде всего, анализ геологических свидетельств, особенно с учетом влияния «фундаментального фактора составных ритмов». Именно в признании этого векового действия и накопления растворенных веществ в море, tlw ритмов — пульсирующих отклонений от строгой прямолинейности во всех геологических процессах — он приходит к выводам, сильно отличающимся от обычных результатов.Чемберлин, Холмс, Шухерт и некоторые другие также признают, что средняя скорость эрозии, осадконакопления и движения земной коры в отдаленном прошлом не может быть близко уравнена со скоростью в недавнее и настоящее время. Мы сейчас живем в эпоху великого континентального подъем и все процессы заметно ускоряются. Чемберлин пишет: 6 «Из-за относительно высоких уклонов смыв упругого материала со склонов и его отложение в котловинах, а также перенос солей в море происходят сегодня быстрее, чем в средние времена.Мы, кажется, находимся на одной из крайних точек интенсификации процессов растворения и деградации или близки к ней. дата. Итак, независимо от того, основаны ли выводы на деградации и эластичном отложении или на действии растворителя и накоплении растворенных веществ в море, нынешние показатели высоки». Допуская нынешние высокие темпы денудации и отложений и их неравномерный ритмический характер с вытекающими из этого перерывами в осадочных записях, Баррелл заключает, что правильная интерпретация современных стратиграфических данных требует времени, возможно, в десять или пятнадцать раз больше, чем это.требуется строгим униформистским подходом. Гипотезу сложных ритмов Баррелл применяет ко всем фазам геологического действия. Главные колебания чрезвычайно короткие и неопределенные, другие длительные и более уверенно фиксируются в породах. Сложение и уравновешивание эффектов различных пульсаций порождают крещендо и диминуэндо в результирующем потоке геологических событий. Резкие колебания десятилетий, столетий и тысячелетий можно отнести к солнечно-климатическим ритмам; длительные, медленные и массивные движения как катастрофические климатические изменения. Цикл примерно в сорок миллионов лет, по-видимому, отмечает возмущения земной коры и климата, завершающие периоды; возможно, цикл в двести миллионов лет разделяет эры, если принять предложенное разграничение больших делений. Нынешнее большое континентальное поднятие соответствовало протерозою, что указывает на наиболее далеко идущий ритм всего геологического времени. Это учение о ритмах доведено профессором Барреллом до крайних пределов. космогонии, когда он соглашается с аргументом, что «кажущееся свертывание видимой вселенной должно быть лишь одной фазой повторяющегося космического цикла, философски необходимого в бесконечном времени, иначе стекание было бы завершено в предшествующее время» (стр.904). До работы Баррелла основные геологические методы измерения времени основывались на: (а) эрозии и осадконакоплении, (б) химической денудации и натрии в море, (в) температурном градиенте земной коры. Он тщательно исследовал постулаты, лежащие в основе этих методов, которые обычно давали оценки времени, намного меньшие, чем те, которые даются при рассмотрении ритмов в осадочных толщах и при измерениях, основанных на радиоактивных процессах. Таким образом, точка зрения на его трактовку является строго геологической, но включен полный обзор свидетельств радиоактивности, полученных в основном из публикаций Холмса и экспериментальных работ Болтвуда и Струтта.Таким образом, новая шкала геологического времени строится путем совмещения двух линий доказательств: ПЕРИОД Во-первых, мощность и характер отложений дают стратиграфические отношения продолжительности нескольких периодов. Отношения подвержены значительной неопределенности; тем не менее, когда они получены со знанием задействованных переменных, они дают некоторую меру относительной продолжительности. Во-вторых, количества гелия и свинца в радиоактивных минералах дают минимальное и максимальное определение возраста.Эти возрасты подвержены некоторой неопределенности из-за потери гелия или присутствия первоначального свинца, и стратиграфическое положение пород, содержащих минералы, также в большинстве случаев точно не известно. Тем не менее, радиоактивные минералы дают измерения абсолютного возраста, которые имеют правильный порядок величины и в правильной последовательности, как показывают геологические данные. Корректировка этих двух линий доказательств служит основой для шкалы геологического времени, выраженной в годах. Результат сравним с первыми грубыми измерениями расстояний до звезд в космосе.Ход исследований будет постоянно уточнять определения и вести к более высокому порядку точности; в настоящее время важным выводом является то, что время, прошедшее с начала кембрия, в десять-пятнадцать раз больше, чем принято считать гигеологами. РАДИОАКТИВНОСТЬ И ВОЗРАСТ ГОРНЫХ ГОРОД. Метод измерения возраста горных пород, содержащих радиоактивные минералы, настолько широко известен, что здесь не требуется давать особых объяснений. С того момента, как радиоактивность достигает равновесия в ториевом или урановом минерале, конечные продукты накапливаются в нем с одинаковой скоростью.Эти продукты не удаляются из плотной кристаллической породы до тех пор, пока минерал не подвергнется прохождению растворителей, которые тогда наверняка зафиксируют их действие изменением самого минерала. Атом урана (атомный вес 238) в конечном итоге даст в качестве стабильных продуктов восемь атомов гелия (атомный вес 4) и один атом изотопа свинца (атомный вес 206). Если их количество можно измерить и сравнить с количеством урана в том же материале, то можно получить данные для измерения возраста минерала, а вместе с ним и возраста горной породы, частью которой он является.Если минерал содержит процент Pb накопленного свинца радиоактивного происхождения и процент урана U, то возраст минерала определяется по формуле: Pb Возраст = — Х 7 500 миллионов лет U + 0,575 Ph Численные значения в этой формуле основаны на неопубликованном обсуждении профессора Холтвуда, который считает, что периоды полураспада радия и урана известны с точностью до двух процентов. На скорость распада, по-видимому, не влияет природа химического соединения или физическое состояние.Лабораторные эксперименты воспроизвели условия, существующие во внешней коре Земли. Было обнаружено, что температуры в диапазоне от температуры жидкого воздуха до 2500°С и давления до 160 тонн на квадратный дюйм не влияют на скорость распада агломерата. продукты радия. Весьма вероятно, но еще не продемонстрировано, что уран не подвергается такому же воздействию. Таким образом, атомы урана распадаются с одинаковой скоростью независимо от того, находятся ли они в элементарной форме или объединены в соли; находятся ли они в твердом, жидком или газообразном состоянии.Ничего не известно в поддержку гипотезы об изменении стойкости нестабильных атомов в процессе старения. Возможность того, что на уран влияют диапазоны температуры и давления, которые не влияют на его менее стабильные производные, может быть проверена и в некоторой степени проверена геологическими данными. Минералы урана из одного и того же хорошо установленного стратиграфического положения, но в разных местах и, следовательно, в течение миллионов лет в совершенно разных физических условиях дают соответствующие результаты для возраста горной формации.Еще одним ценным тестом является проверка правильной последовательности: неизменно надежная аналитическая работа показывает, что чем древнее горная порода, тем выше соотношение свинца и гелия. Полагая, что в таких случаях он обнаружил несоответствие, Беккер склонен сбрасывать со счетов весь радиоактивный метод; но критическое рассмотрение Барреллом тех же данных показывает, что ошибки в принятых стратиграфических положениях и в использовании радиоактивных анализов полностью объясняют предполагаемые расхождения. Таким образом, суммирование всех свидетельств ясно показывает, что свойства радиоактивных элементов представляют собой замечательное и надежное средство для датировки основных событий в древней истории Земли.потери тепла Землей. В более ранней истории рассуждений о геологическом времени те исследователи, которых не слишком смущали общепринятые толкования первой главы Бытия, не чувствовали необходимости ограничивать возраст Земли. «Ни следа начала, ни «Перспектива конца» часто цитируется у Хаттона. Для отложения известных отложений в соответствии с униформистскими принципами Лайель видел необходимость сотен миллионов лет, а Дарвин считал, что трансформация видов и высокое развитие животной жизни требовалось такое же количество времени.Выдвигая теорию сжатия солнечной энергии, Гельмгольц в 1856 году отметил, что прошлая история Солнца ограничена примерно двадцатью миллионами лет. Через несколько лет лорд Кельвин занялся этой проблемой с точки зрения потока внутреннего земного тепла и получил аналогичные численные результаты. Кельвин вторгся в область геологии (так принято говорить геологи), надеясь реформировать ее рассуждения и привести их в соответствие с доктринами сохранения и деградации энергии.Его могучий авторитет и его безупречная математика заставили замолчать протесты как биологов, так и стратиграфов, и в течение нескольких десятилетий он и современные физики допускали лишь десять или двадцать миллионов лет за прошлую продолжительность обитаемой Земли. Это результат наблюдения, что по крайней мере вблизи поверхности Земли температура горных пород повышается в среднем примерно на 1°С на каждые 100 футов глубины. Это, конечно, указывает на то, что Земля теряет тепло, и, если предположить, что первоначальная температура всей Земли равна температуре расплавленной породы, теория теплопроводности Фурье позволяет вычислить общую продолжительность обитаемых температур поверхности.Такое рассуждение естественно предполагает, что единственным источником является первоначальная высокая температура, и что Земля просто остывает от своего расплавленного начала. Следовательно, когда-то в прошлом поверхность была слишком горячей для жизни, а в будущем, в зависимости от наблюдаемого температурного градиента, она будет слишком холодной. Это было все, что касалось проблемы и ее решения, согласно физической теории, а недавние Внушительные Ледяные Века какое-то время считались свидетельством приближающегося, неизбежного и вечного холода.В целом был принят физический аргумент, и были предприняты попытки сжать геологическую летопись до узкого промежутка времени; однако многие геологи не приняли это изречение. Например, в 1892 году сэр Арчибальд Гейке возразил следующим несколько пророческим заявлением: «В том, что в физическом аргументе должен быть какой-то изъян, я, со своей стороны, почти не сомневаюсь, хотя я (не претендую на то, чтобы сказать, где его можно найти. Мне кажется, что некоторое предположение было сделано, или какое-то соображение было упущено из поля зрения, что в конечном итоге будет замечено как искажающее выводы, и которые, если их должным образом принять во внимание, оставят достаточно времени для любой разумной интерпретации геологической летописи. ” В качестве своего рода компромисса между неумолимой физикой и их собственными представлениями о продолжительности геологического времени, значение в сто миллионов лет стало общепринятым среди геологов, не настаивающих на достоверности, для возраста древнейшего из известных осадочные породы. Профессор Харкер указывает, что Кельвин также ни разу не имел ни малейшего представления об истинном положении дел; он признавал, что, хотя Земля, безусловно, теряет тепло, «возможно, что в результате этой потери тепла не может быть никакого охлаждения, а будет только исчерпание потенциальной энергии, которое в данном случае едва ли может быть чем-то иным, чем химическое сродство между веществами, составляющими часть земной коры.Однако Кельвин отверг это как «крайне маловероятное» и исходил из предположения, что первичное тепло — единственная форма энергии, с которой следует считаться. Предположение Кельвина относительно потенциальных энергий и химического сродства было интересным пророчеством; ибо, как мы теперь знаем, решением дилеммы стало открытие менее двадцати лет назад радиоактивности в земных горных породах, которая обеспечивает огромные запасы тепловой энергии. На самом деле это открытие было больше, чем решением; процентное содержание радия в поверхностных породах в сто раз больше, чем просто противодействие наблюдаемой потере тепла.Объяснение этого состояния должно заключаться в том, что радиоактивные минералы приурочены только к поверхностным образованиям, иначе Земля нагревалась бы с «геологической быстротой». «Следовательно, наиболее вероятная глубина радиоактивного слоя может составлять 30 миль, — заключает Холмс (стр. 135) после рассмотрения других значений, — и базальная температура. в этом случае было бы около 750°С, что больше соответствовало бы требованиям вулканического действия». Этот приблизительный результат не зависит от наблюдаемого температурного градиента. Он связан только с характером земных пород, «поскольку не может быть никаких сомнений в том, что содержание радия и тория уменьшается с глубиной по той же причине, что и тип породы меняется с глубиной.&аст;&аст;&аст; Существует грубая пропорция между кислотностью или процентным содержанием кремнезема в породе и содержанием в ней радия. Более основные породы гораздо беднее радием и, как и следовало ожидать, торием также. Теперь у нас есть все основания предполагать, что более глубокозалегающие породы земной коры имеют основной и ультраосновной состав, а ниже 30-мильной зоны земной коры — исключительно ультраосновной, возможно, близкий по составу материал каменных метеоритов.***В пределах каменистой зоны, простирающейся на несколько сотен миль, находится тяжелое ядро ​​Земли, вероятно, металлического состава, подобно железным метеоритам. Если судить по последнему, это ядро ​​совершенно свободно от радия». Без перспективы когда-либо точно узнать количество и распределение радиоактивных элементов в земной коре, больше нет прочной основы для расчета возраста по температурному градиенту Земли. Наблюдаемая потеря тепла не является показателем предыдущих тепловых условий.Земля может становиться все горячее; он может охлаждаться быстрее, чем если бы он находился в радиотепловом равновесии; или Он может находиться в тепловом равновесии (наиболее вероятное состояние, согласно Холмсу), получая столько тепла, сколько теряет, и в конечном итоге охлаждаясь только в той мере, в какой это позволяет медленный распад радиоэлементов. Таким образом, кажется, мы имеем право верить в очень продолжительное будущее для жителей Земли. В земном климате в геологические времена мы не обнаруживаем признаков заметных вековых изменений.Атмосферные температуры, конечно, почти полностью зависят от солнечной радиации. Однако вековая прогрессия солнечной энергии, как мы увидим в следующих абзацах, по-видимому, настолько мала, если судить по нашей исходной линии в тысячу миллионов лет, что мы можем считать излучение практически постоянным. Поэтому, вероятно, гораздо больше оснований ожидать прекращения земной жизни катастрофой, будь то земной или комической, а не климатическим старением.Конечно, есть веские доказательства того, что мы сейчас живем в межледниковую эпоху учащающихся пульсаций льда плейстоцена, и мы действительно можем с полным основанием ожидать нового наступления колеблющихся ледяных щитов в ближайшем (с геологической точки зрения) будущем; но в прежние времена были столь же обширные вторжения льда, за которыми последовали неизвестные миллионы лет благоприятного климата. В прошлом колебания формы суши и метеорологических условий глубоко, хотя и медленно, влияли на условия органического существования; но позднее протерозоя не было полного перерыва растительной и животной жизни, и, насколько можно видеть или разумно предсказывать, будущее для подобных обещает условия не менее благоприятные.радиоактивность и солнечное излучение. Открытие радия избавило от узких ограничений, налагаемых тепловым градиентом, проблему возраста обитаемой Земли в том, что касается ее собственного внутреннего охлаждения. Но радиоактивности недостаточно, чтобы объяснить излучение Солнца в течение геологических эпох. Мы не допускаем никакого мощного источника энергии земной жизни, кроме солнечной радиации; и мы видели, что для обеспечения лучистой энергии с требуемой скоростью гельмгольцовского сжатия, которое является единственным очень мощным источником звездной энергии, теперь определенно признанным астрономами, будет достаточно только в течение нескольких миллионов лет.Следовательно, шкала времени геологии снова смущена физической теорией. Это обстоятельство, однако, не продолжает отвлекать веру от показаний горных пород, ибо, вспоминая случай температурного градиента, мы видим временное игнорирование свойств материи при объяснении этого предполагаемого несоответствия. Легко показать, что нормального разложения известных радиоактивных элементов на Солнце (как и в земной коре) может быть вполне достаточно, чтобы объяснить продолжительность солнечного излучения; но в случае с Солнцем это устройство крайне неполноценно.Если бы Солнце целиком состояло из урана, Находящегося в равновесии с продуктами его распада, выделяемое тепло известно. радиоактивность не составляла бы и трети фактического выхода. «Важность радиотепловых явлений не ощущается до тех пор, пока охлаждение не перейдет в более продвинутую стадию, примером которой является Земля, когда потерянное тепло уравновешивается теплом, высвобождаемым в результате распада атомов». Джинс считает, что даже все известные электрические свойства вещества радиоактивны. (Заключение на стр. 42).

Структура и функции систем Земли

Структура и функции систем Земли

Учитель понимает структуру и функции земных систем.

Наука о Земле описывает структуру и состав земли и то, как она менялась с течением времени. Это имеет решающее значение для многих аспектов человеческой жизни и производства ресурсов.

Почему наука о Земле?
Американский геологический институт рассказывает о важности наук о Земле в этом коротком видео.

Подтемы:

Структура и процессы Земли

Начинающий учитель понимает строение Земли и анализирует созидательные и разрушительные процессы, вызывающие геологические изменения.

Ключевые понятия:

• Земля состоит из геосферы (горных пород и расплавленного ядра Земли), гидросферы (воды и льда в океанах, воздухе, озерах, реках и под землей), атмосферы (различных газов, образующих воздух вокруг Земли). ) и биосфера (живые организмы на Земле).
• Геосфера состоит из тонкой внешней коры, расплавленной мантии с высоким содержанием кремния и магния, полурасплавленного внешнего ядра с высоким содержанием никеля и железа и твердого внутреннего ядра.
• В магме мантии возникают конвекционные течения. Эти течения толкают земную кору в разных направлениях и производят явления тектонических плит. По мере того, как плиты земной коры сталкиваются или расходятся, они создают множество геологических особенностей, таких как горные хребты, океанские впадины и вулканические острова.
• Конвекция также происходит во внешнем ядре, и из-за его состава из проводящих металлов возникают магнитные поля и электрические токи. Это магнитное поле не только делает компасы функциональными, но и защищает биосферу от заряженных частиц, испускаемых солнцем.
• Эрозия и выветривание также со временем создают геологические особенности. Выветривание – это распад геологического материала на более мелкие части. Эрозия – это перенос материала водой, ветром или другими средствами в другое место.
• Выветривание можно разделить на две категории:
  • Физическое (механическое) выветривание представляет собой разрушение горных пород и почвы на более мелкие части одного и того же материала. Вода, расширяющаяся как лед в расщелинах, ветер, размалывающий скалы плато, и поток воды через каньон — все это примеры такого типа выветривания.
  • Химическое выветривание происходит, когда материалы вступают в реакцию и образуют новые молекулярные продукты, растворимые в воде (растворяются в воде).Пещеры являются примером такого выветривания. Углекислота в просачивающихся подземных водах (h3CO3) реагирует с карбонатом кальция (CaCO3) в известняке, образуя растворимый кальций (Ca2+), который уносится водой. По прошествии длительного времени в эродированной известняковой породе прокладываются подземные туннели.

Ресурсы:

Структура Земли
Geography4Kids предоставляет хороший обзор состава Земли и процессов, которые сформировали нашу планету. Нажмите на различные разделы, такие как состав или магнитное поле, чтобы просмотреть конкретные темы.

Границы пластин
На веб-сайте тектоники плит подробно описаны три типа столкновений тектонических плит, которые происходят на Земле, и топография, возникающая в результате этих столкновений.

Геомагнетизм
В этом FAQ по геомагнетизму от Геологической службы США объясняется, как работают компасы, как создается магнитное поле внешним ядром и как со временем меняется полярность Земли (иногда даже меняется на противоположную).

Механическое и химическое выветривание
Джон П. Стимак, доктор философии из Университета Восточного Иллинойса, обсуждает, как происходит выветривание горных пород и как это может привести к образованию почв.

Эрозия и выветривание
Большое разнообразие геологических особенностей, вызванных выветриванием, проиллюстрировано и объяснено в этой фотогалерее, составленной National Geographic.

Источники воды

Начинающий учитель понимает форму и функции подземных и подземных вод.

Ключевые понятия:

• Около 97% воды на Земле является соленой (соленой), и только около 1% воды на Земле находится в форме, которая практически пригодна для потребления человеком и в сельском хозяйстве. Остальные 2% воды Земли в основном находятся в полярных ледяных шапках и ледниках.
• К источникам воды, в основном используемым людьми для потребления и сельского хозяйства, относятся следующие.
  • Озера, которые могут образоваться в результате тектонических движений, оледенения, эрозии или отложения наносов (старицы).Химические компоненты озер, такие как соленость и концентрация питательных веществ, зависят от их водоразделов.
  • Подземные воды, просачивающиеся через поры в почвах и горных породах и накапливающиеся в водоносных горизонтах. Загрязнение и чрезмерное использование — большие проблемы, связанные с этим источником воды.
  • Реки, которые откладывают отложения и полезные ископаемые в океаны и озера, иногда создавая при этом плодородные аллювиальные равнины. Реки также используются для транспорта, а также для производства гидроэлектроэнергии.
• Океаны, безусловно, крупнейший источник воды на Земле, играют решающую роль в воздействии на климат и обеспечивают пищу, полезные ископаемые и транспортные пути для народов мира.

Ресурсы:

Где находятся воды Земли?
Графическую информацию о распределении воды на земле предоставляет Геологическая служба США.

Озера
В этом описании Британской энциклопедии подробно описаны многие аспекты озер.Формирование озера и его химический состав должны быть в центре внимания вашего обзора.

Что такое подземные воды?
Происхождение подземных вод, а также характеристики и устойчивость водоносных горизонтов описаны Геологической службой США.

Физические свойства рек
Речные течения, эрозия, отложения и эстуарные экосистемы описаны и проиллюстрированы в этой статье из Энциклопедии Земли.

Ресурсы океана
Огромная важность мировых океанов объясняется в этой статье от MarineBio.Ключевые экологические концепции, на которые указывает статья, включают управление рыболовством, разливы нефти и океан как климатический буфер.

Атмосфера

Начинающий учитель применяет знания о составе и строении атмосферы и ее свойствах.

Ключевые понятия:

• Атмосфера состоит из смеси газов. Двумя наиболее распространенными газами являются азот (N2) и кислород (O2), составляющие примерно 78% и 21% атмосферы соответственно.
• Основными парниковыми газами в атмосфере являются двуокись углерода (CO2) и метан (Ch5). Парниковые газы отражают инфракрасное излучение (тепло) обратно к поверхности земли, изолируя планету.
• Существует четыре слоя атмосферы, каждый из которых имеет разные диапазоны температуры, давления и химического состава. Стратосфера содержит озоновый слой, который жизненно важен для блокировки опасного ультрафиолетового излучения.
• Атмосфера действует как среда, в которой происходит погода и круговорот воды.Конвекционные потоки в атмосфере производят ветер, который можно использовать в качестве источника энергии. Кроме того, полезные вещества, такие как азот, гелий, аргон и радон, можно извлекать из атмосферы с помощью процесса, аналогичного дистилляции.

Ресурсы:

Атмосфера Земли
Узнайте о газовом составе атмосферы и характеристиках тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы, как объяснила Энн Э.Эггер, Visionlearning.

Взаимодействие между сферами

Начинающий учитель демонстрирует и понимает взаимодействия, происходящие между биосферой, геосферой, гидросферой и атмосферой.

Ключевые понятия:

• Основными способами взаимодействия геосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы являются круговороты питательных веществ, воды и горных пород. Эти взаимодействия подробно обсуждаются в компетенции 52.
• Другие взаимодействия описаны ниже.
  • На ход эволюции и разнообразие жизни повлияли изменения в геосфере. Эти изменения включают перемещение континентов и геологических образований, которые изолируют географические районы и места обитания.
  • Магнитное поле, создаваемое внешним ядром, защищает атмосферу и биосферу от солнечных ветров. Кроме того, некоторые животные используют магнитное поле Земли для навигации.
  • Озоновый слой в атмосфере помогает предотвратить проникновение вредных ультрафиолетовых волн в экосистемы мира.
  • Корни растений, гифы грибов (филаменты) и бактерии предотвращают эрозию, связывая вместе частицы почвы или захватывая почву сетью волокнистых или нитевидных материалов.

Ресурсы:

Сумчатые
Прекрасным примером того, как геосфера повлияла на жизнь на Земле, была миграция, изоляция и эволюция сумчатых животных в Австралии. По первой ссылке показано видео о том, как сумчатые изолировались в Австралии из-за дрейфа континентов. Вторая ссылка описывает, как сумчатая эволюция в Австралии имитировала эволюцию плацентарных млекопитающих в других частях мира после вымирания динозавров 65 миллионов лет назад.

1. Эволюция сумчатых по каналу Science.
2. Сумчато-плацентарная конвергенция от доктора Джонсона.

Полярные суббури
НАСА объясняет, как магнитосфера Земли защищает Землю от солнечных ионных разрядов.Однако магнитное поле не всегда защищает атмосферу вблизи полюсов Земли, и это порождает явление «полярного сияния».

Основы озона
Национальное управление океанических и атмосферных исследований рассказывает об озоновом слое, его функциях и способах его истощения.

Изменения в земных системах

Начинающий учитель применяет знания о том, как человеческая деятельность и природные процессы, как постепенные, так и катастрофические, могут изменить земные системы.

Ключевые понятия:

• Циклы потепления и похолодания происходили на протяжении всей истории Земли, о чем свидетельствуют образцы кернов полярного льда и соотношение изотопов кислорода в отложениях карбоната кальция. Основное согласие научного сообщества состоит в том, что эти циклы привели к ледниковым периодам и связаны с накоплением парниковых газов и долгосрочными астрономическими циклами Миланковича (которые происходят в течение тысяч лет).
• За последние 100 лет люди выбрасывали CO2 и другие парниковые газы в атмосферу с угрожающей скоростью (значительно отклоняющейся от нормальных циклов) в результате сжигания ископаемого топлива.Научное сообщество связывает эту человеческую деятельность с недавним повышением глобальной температуры, скоростью таяния полярных льдов и изменениями регионального климата Земли.
• Вулканы и столкновения астероидов/комет также могут влиять на глобальный климат, поскольку пыль и выделяемые ими химические вещества могут блокировать солнечное излучение, охлаждая планету.
• Кислотные дожди образуются, когда водяной пар вступает в реакцию с SO2, CO2 и оксидами азота (все они образуются при сгорании ископаемого топлива) с образованием кислот. Затем кислота может накапливаться в почвах и водоемах, влияя при этом на экосистемы.

Ресурсы:

Глобальный углеродный цикл
Эта презентация Нэнси Морено, доктора философии, об атмосфере, углеродном цикле и парниковом эффекте представляет собой хорошее введение в тему изменения климата.

Глобальное изменение климата
НАСА предоставляет более подробный анализ доказательств и причин изменения климата, а также последствий, которые это окажет на системы Земли, на следующих трех страницах: доказательства, причины, последствия.

Влияние вулканических извержений на климат
Узнайте, как вулканы могут влиять на атмосферу и климат, и приведите примеры таких событий, происходящих на протяжении всей истории, из Университета штата Сан-Диего.

Сжигание угля и кислотные дожди
В этом видео от Britannica кратко излагаются причины кислотных дождей, а также способы уменьшения их последствий от сжигания угля.

Источники энергии Земли

Начинающий учитель определяет источники энергии (т.г., солнечная, геотермальная) в земных системах и описывает механизмы передачи энергии (например, конвекцию, излучение).

Ключевые понятия:

• Солнечная энергия является основным двигателем изменений в гидросфере, биосфере и атмосфере. Примеры этого включают круговорот воды, океанские течения, поток энергии через экосистемы и парниковый эффект.
• Геотермальный и радиоактивный распад обеспечивает энергию, вызывающую изменения геосферы, такие как вулканы, движение земной коры и преобразование некоторых горных пород.
• Солнечная энергия поглощается и отражается от Земли в виде излучения. При поглощении гидросферой или атмосферой конвекция в воде и воздухе может создавать океанские течения и ветер. Геотермальная энергия в основном транспортируется через земные системы за счет конвекции и теплопроводности.
• Приливы создаются гравитационными эффектами Земли/Луны/Солнца на одной стороне Земли, уравновешиваемыми центробежным ускорением земной воды на другой стороне планеты. Это создает две «выпуклости» воды на противоположных сторонах Земли, которые соответствуют приливам, и невыпуклые области, которые соответствуют отливам.

Ресурсы:

Глобальный энергетический баланс
Эта анимация от Института океанографии Скриппса показывает, как солнечная энергия поглощается, отражается и переизлучается обратно различными способами для создания энергетического баланса. Предпосылка парникового эффекта заключается в том, что парниковые газы компенсируют этот баланс, заставляя землю поглощать больше энергии, чем излучать.

Понимание конвекционных течений
Пол А.Хеккерт объясняет природу конвекционных течений и приводит три их примера в земных системах: движущиеся мантийные тектонические плиты, ветры и океанские течения.

Что вызывает приливы?
Щелкните изображение, чтобы запустить эту анимацию из PBS, которая иллюстрирует, как на Земле происходят приливы по отношению к Луне. Однако важно отметить, что солнце не включено в эту анимацию. Когда гравитационное притяжение Луны и Солнца выравнивается, возникают более сильные приливы.Как могут заметить многие рыболовы, именно поэтому приливы самые высокие в полнолуние и новолуние.

Литосфера и поверхностные процессы | Департамент наук о Земле и планетах

Литосферные и поверхностные процессы (LSP) объединяет геологические процессы в масштабах от микроскопических до глобальных, от долей секунды до возраста Земли. Тектонические процессы формируют поверхность Земли посредством взаимодействия между недрами, литосферой, гидро- атмосфера, биосфера.Большое разнообразие тем в этой области отражается в Йельском факультете наук о Земле и планетах широким спектром исследовательского опыта и текущих проектов:

• Изучение многолетних осадочных отложений Земли для понимания изменений палеоокружающей среды.

• Исследования современных и древних орогенов связывают тектонику плит с эволюцией климата, эрозией и тектонической геоморфологией.

• Исследования потоков флюидов в коровом масштабе, а также метаморфической и магматической петрологии ограничивают динамику окраин плит, горных поясов и прилегающих осадочных бассейнов.

• Исследования кинематики плит включают докембрийские континентальные реконструкции и крупномасштабные перемещения в орогенных поясах (например, Баха-Британская Колумбия).

• Исследования аккреции, деформации и эксгумации в конвергентных орогенах обеспечивают понимание процессов в земной коре и верхней мантии в зонах субдукции и коллизионных горных поясах.

• Исследования внутренней конвекции мантии Земли с тектоникой плит с помощью теоретических, экспериментальных и сейсмологических методов.

LSP в Йельском университете — это глобальная инициатива с недавними проектами на всех семи континентах. Мы используем полевые работы, сбор лабораторных данных, экспериментальные исследования и теоретические соображения для решения проблем, которые носят междисциплинарный характер. Наши собственные ведомственные объекты включают в себя лабораторию для микроэлементов с многоколлекторной ИСП-МС, электронный микрозонд, экологический СЭМ, палеомагнитную лабораторию, лабораторию физики минералов высокого давления и бассейн широкополосных сейсмометров.Мы регулярно сотрудничаем с геохронологами, чтобы обеспечить измерение времени в наших тектонических исследованиях.

Марк Брэндон: структурная геология, тектоника конвергентных окраин и клиньев

Дэвид Эванс: палеомагнетизм, континентальные реконструкции и кинематика орогенных поясов

Джей Эйг: метаморфическая петрология, взаимодействие вода-порода, химический массообмен

Шун Карато: геофизика, экспериментальная деформация материалов мантии

Морин Лонг: наблюдательная сейсмология, динамика верхней мантии, динамика и процессы зоны субдукции

Джеффри Парк: сейсмология, сейсмическая анизотропия и течение мантии

Дэвид Берковичи: геодинамика, гидродинамика и течение мантии

Ной Планавски: связи между эволюцией процессов в системе Земли, биологическими инновациями и изменениями экосистемы — главными в ранней истории Земли (веб-страница группы)

Лидия Тархан: коэволюция окружающей среды и экосистем, палеоэкологический контроль за окаменением и природа стратиграфической летописи

Майк Дэвис, Космические танцоры на сцене истории? Перманентная революция в науках о Земле, NLR I/217, май-июнь 1996 г.

Рано утром 1 февраля 1994 г. президент Клинтон, вице-президент Гор, Объединенный комитет начальников штабов и члены Совета национальной безопасности разбуженные ото сна чиновниками Пентагона.сноска ^＊ Военный спутник наблюдения зафиксировал яркую вспышку ядерного взрыва над западной частью Тихого океана. Были серьезные опасения, что стратегические боеголовки на борту российской или китайской ракетной подводной лодки могли случайно взорваться. Военный самолет, однако, не смог обнаружить никакого необычного излучения в указанном секторе океана, и эксперты военной разведки вскоре пришли к выводу, что спутник действительно был свидетелем взрыва фрагмента астероида, который, как позже оценили, был эквивалентен ядерному взрыву мощностью 200 килотонн. .Президент вернулся в постель. сноска ¹

Пять месяцев спустя, начиная с 16 июля, сотни миллионов людей с трепетом наблюдали, как космический телескоп Хаббл передал изображения огненной смерти кометы Шумейкера-Леви 9 в плотной атмосфере Юпитера. В течение почти недели падающий шлейф кометных фрагментов производил череду огромных огненных шаров, эквивалентных многим миллионам мегатонн взрывной энергии, которые оставляли темные временные шрамы на планете-гиганте. Затем, 9 декабря 1994 года, объект, сравнимый с одним из фрагментов космического аппарата Шумейкер-Леви-9, — астероид 1994xmi — приблизился на расстояние 105 000 километров к Земле, что стало рекордно близким шагом в краткой хронике наблюдения за так называемыми околоземными объектами (neos ).сноска ²

Эти события сделали 1994 год чем-то вроде водораздела в общественной осведомленности об уязвимости Земли для бомбардировки кометами и астероидами. средневековые монахи зафиксировали столкновение астероида с Луной, образовав кратер Джордано Бруно, в 1178 году. 16 февраля.сноска ⁵ Тем временем друзья «Звездных войн», включая отца водородной бомбы Эдварда Теллера, лоббировали орбитальную противоастероидную защиту с помощью суперлазеров и термоядерного оружия. (И то, и другое, как немедленно указали Карл Саган и другие, можно было бы повернуть против Саддама Хусейна на Земле так же легко, как и нео.)

Помимо предсказуемой гиперболы средств массовой информации об истребителях из космоса — так напоминающей «кометную истерию» на протяжении всей истории человечества — события 1994 года также стали несравненным «обучением» гражданства Земли в Солнечной системе.Февральский гигантский огненный шар над Тихим океаном, июльский обстрел Юпитера и захватывающий декабрьский промах — все это были зубрежки в новой науке о Земле, сформированной сравнительной планетологией и неокатастрофистской переинтерпретацией стратиграфических данных. Это урок, конечно, который многим геологам, а также географам и историкам очень трудно принять. Представление о Земле в виде «открытой системы», признающее континуум между земной и внеземной динамикой, даже больше, чем тектоника плит, угрожает викторианским основам классической геологии.Приведу только один пример: единичное столкновение может сжаться в минуты, даже секунды, что эквивалентно миллиону или более лет «униформистского» процесса.

Но это не просто семейная вражда. «Золотой век» освоения космоса времен холодной войны, ныне близящийся к завершению, обогатил философию открытиями столь же странными и откровенными, как открытия Магеллана и Галилея — имена, вполне уместно, наших самых последних планетарных галеонов. . Должен признаться, что как стареющему социалисту, который провел славные годы программы «Аполлон», протестуя против геноцидных бомбардировок Индокитая, мне потребовалось полжизни, чтобы согреться к научной культуре, зародившейся в милитаризме холодной войны и технологическом триумфализме.Тем не менее, это также современный дом блестящих и, осмелюсь сказать, революционных попыток переосмыслить Землю и эволюцию в новом контексте других планетарных историй.

В то время как постмодернизм обезличил гуманитарные науки и превратил текстуализм в тюрьму души, естественные науки, которые теперь включают планетологию, экзобиологию и биогеохимию, сноска ⁷ , снова, как и во времена Дарвина, Уоллеса, Хаксли, и Маркса, становятся местом необычайных дискуссий, которые находят отклик на самых глубоких уровнях человеческой культуры. В этой статье я исследую, как один спор — о роли столкновений с астероидами и кометами в событиях массового вымирания — открыл дверь к новому видению Земли и, возможно, даже истории человечества.

Начну с полемического вопроса: если послевоенная океанография произвела революцию, известную как «тектоника плит», то к чему привели геологические исследования Солнечной системы? Это уловка для обсуждения «аксиоматической» глубинной структуры традиционной науки о Земле, на удивление нетронутой тектоникой плит, но которой смертельно угрожает постньютоновская перспектива сравнительной планетологии.Обзор дебатов об импактной тектонике и «когерентном катастрофизме» затем представляет три тематических исследования: Герберт Шоу « кратеров, космос и хроники » (1994) представляет собой приводящую в замешательство работу — раблезианскую энергию и убожество, — в которой используется нелинейная динамическая теория. теория систем (также известная как теория хаоса), чтобы переосмыслить историю Земли как «совместную эволюцию» динамики мантии и бомбардировки астероидами. Теории в традициях Канта и Лапласа.Вместо этого Тейлор предлагает интеллектуально захватывающее путешествие по радикально случайной и исторической солнечной системе, которое, в свою очередь, приводит к краткому свиданию с Владимиром Вернадским, Стивеном Джеем Гулдом и свирепым богом Шивой. Наконец, кометные астрономы Виктор Клуб (Оксфорд) и Уильям Нэпьер (Эдинбург) в ходе написания нескольких десятков статей и книг разработали доводы в пользу «микроструктуры земных катастроф», включающих разрушительные метеороидные бури каждые несколько тысяч лет.-rJfϻ9.!dZNyyrJ;S7J)Y]rJV˻$C]rJ̻唬wI?_[N:yq!ȻYj{%-dKZNɞys綝wI)sJ/m]}.i9%rSr -i9%[N͜_yڝ] r G.iwJoK龎wIS#6s̻Ͷh+KU{ p{!o~_O?o_y~|g|_w;םǺ0}pq8\.q1.Ÿ77777wwwwwOOOOO/////oooooo[0,Âa`X0,Âa`X0 , AA`X0, AA`X0, AA`X0, AA`X0, ĂXbA, ĂXbA, ĂXbA, ĂXbA, ĂXbA, ĂXbA, ĂXYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY[[[[[]] [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[pXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpXpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpZpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYpYp [р [р [р [р [р [р [р [р [р [ p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[p[ р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [р [XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXP — & ĘPcB = & PDB MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM & O / ?? о> \ _ \ _ / VO |? Z__} ͏ ӷϯ зя |? ީ =) Sx ^ N [U} `DDDDDP = 4T CCP = 4zhZдiCӪWM ^ = 4zhzЌC3fTͨY = 4zhf ꡙ CfUͪU = 4zhvCfWͩS = 4zhNTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpTpT0 «LS-T0» LS-T0 «LS-T0» LS-T0 «LS-T0» LS-T0 «LS-T0» LS-T0 «LS-T0» LS -T0″LS-T0″LS-T0″Ljn»AEpV-Z[jn»EUpV-Z[jn»EUpV-Z[jn»EUpV-Z[jn»EUpV-@#

.