Землеведение

Эта статья — часть материалов: Факультет географии

Курс предназначен для желающих получить начальные сведения о том, чем занимается географическая наука в целом.

Землеведение — раздел науки естествознания, в которую входят геология и биология. Изучает наиболее общие закономерности строения и развития географической оболочки Земли, её пространственно-временную организацию, круговорот вещества и энергии и т. д.

Данный термин был введен немецким географом К. Риттером в первой половине XIX века.

Введение, определение предмета

Землеведение — одна из фундаментальных географических наук. Задачей общего землеведения является познание географической оболочки как динамической структуры, ее пространственная дифференциация. Следует понимать, что по сути своей землеведение это прелюдия к «настоящей» географии. Учение о географической оболочке — та призма, которая позволяет определить принадлежность тех или иных предметов и явлений к сфере интересов географии. Так, составные части географической оболочки изучаются отраслевыми науками, в частности земная кора — геологией, однако как составная часть географической оболочки она является предметом изучения землеведения; итак, землеведение — наука о наиболее общих закономерностях географической оболочки. Общее землеведение тесно связано с ландшафтоведением, поскольку предметом изучения ландшафтоведения является ландшафтная сфера Земли — наиболее активная часть географической оболочки, состоящая из природно-территориальных комплексов (ПТК) различного ранга. Объединение идей землеведения и ландшафтоведения возможно при применении регионального подхода, ввиду избранного масштаба (не отдельный ландшафт, но и не вся географическая оболочка) — это нашло отражение в появлении физико-географического страноведения (к примеру, С. Н. Рязанцев «Киргизия» (1946 г.), А. Боли «Северная Америка» (1948 г.) и др.).

Литература по курсу

Бобков В. А., Селиверстов Ю. П., Черванев И. Г. Общее землеведение. С.Петербург, 1998.
Геренчук К. И., Боков В. А., Черванев И. Г. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1984.
Ермолаев М. М. Введение в физическую географию. Л.: Изд. ЛГУ, 1975.
Калесник С. В. Общие географические закономерности Земли. М.: Мысль, 1970.
Калесник С. В. Основы общего землеведения. М.: Учпедгиз, 1955.
Мильков Ф. Н. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1990.
Шубаев Л. П. Общее землеведение. М.: Высшая школа, 1977.

Происхождение Земли и Солнечной системы

Солнечная система

Согласно современным научным представлениям, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвёздного молекулярного облака. Большая часть вещества оказалась в гравитационном центре коллапса с последующим образованием звезды — Солнца. Вещество, не попавшее в центр, сформировало вращающийся вокруг него протопланетный диск, из которого в дальнейшем сформировались планеты, их спутники, астероиды и другие малые тела Солнечной системы.

Земля сформировалась около 4,54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца.

Ядро планеты стремительно сжималось. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие её горные породы плавились: более легкие вещества, богатые кремнием отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород.

Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. В состав первичной атмосферы входили пары воды, метан, аммиак, углекислый газ, водород и инертные газы. В состав вторичной атмосферы — метан, аммиак, углекислый газ и водород. Часть водяных паров из атмосферы конденсировалась при охлаждении, и на Земле начали возникать океаны.

Предположительно 4 млрд лет назад, интенсивные химические реакции привели к возникновению самовоспроизводящихся молекул, и в течение полумиллиарда лет появился первый живой организм — клетка. Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток. Настоящие многоклеточные организмы, состоящие из группы клеток, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям.

Поверхность планеты постоянно менялась континенты появлялись и разрушались, перемещались, сталкивались и расходились. Последний суперконтинент распался 180 миллионов лет назад.

Общие статистические сведения

Площадь Земли:

Поверхность: 510,073 миллионов км²
Суша: 148,94 миллионов км²
Вода: 361,132 миллионов км²

70,8 % поверхности планеты покрыто водой, и 29,2 % занимает суша.

Строение Земли

Модель Земли в разрезе

Земля имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек и металлического ядра. Внешняя часть ядра — жидкая, а внутренняя — твёрдая. Геологические слои Земли по глубине от поверхности:

Земная кора — это верхний слой Земли. От мантии она отделена границей с резким повышением скоростей сейсмических волн — границей Мохоровичича. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах, соответственно, различают два типа коры — континентальная и океаническая. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол.

Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и т. д. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5 — 70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км.

Ядро — наиболее глубокая часть планеты, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 °C, плотность около 12,5 т/м3,давление до 361 ГПа. Масса ядра — 1,932·10²⁴ кг.

Географическая оболочка

Географическая оболочка — целостная и непрерывная оболочка Земли, в пределах которой соприкасаются, взаимно друг в друга проникают и взаимодействуют литосфера, гидросфера, нижние слои атмосферы и биосфера или живое вещество. Географическая оболочка включает в себя всю толщу гидросферы, всю биосферу, в атмосфере простирается до слоя озона, в земной коре охватывает область гипергенеза. Наибольшая мощность географической оболочки — около 40 км (ряд ученых за верхнюю границу принимает тропопаузу, за нижнюю — подошву стратисферы. Географическая оболочка отличается от других частей планеты наибольшей сложностью состава и строения, наибольшим разнообразием в степени агрегированности вещества (от свободных элементарных частиц через атомы, ионы до сложнейших соединений) и наибольшим богатством разными видами свободной энергии. На Земле только в географической оболочке есть организмы, почвы, осадочные породы, разные формы рельефа, концентрируется солнечное тепло, существует человеческое общество. Понятие географической оболочки сформулировал А. А. Григорьев. Близкими по значению понятиями являются ландшафтная оболочка (Ю. К. Ефремов), эпигеосфера (А. Г. Исаченко). Следует отметить, что в последнее время ряд ученых выдвигает тезисы о фактическом отсутствии географической оболочки, ее теоретическом характере (ввиду якобы обнаруженного отсутствия поверхности Мохоровичича (анализ данных с Кольской сверхглубокой скважины) и некоторых других свидетельств), однако это мнение не является устоявшимся и представляется не вполне удовлетворительно обоснованным.

Структура географической оболочки — внутренняя организация вещественного состава и энергетических процессов географической оболочки, проявляющаяся в характере взаимосвязей и сочетаний между различными ее компонентами, в первую очередь в соотношении тепла и влаги. Важнейшей структурной чертой географической оболочки в целом является её территориальная географическая дифференциация, подчиненная законам зональности, секторности, высотной поясности.

Составные части географической оболочки:

Литосфера — внешняя сфера планеты, включающая земную кору до поверхности Мохоровичича.
Гидросфера — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и земной корой и представляющая совокупность океанов, морей, континентальных водных масс. Гидросфера покрывает 70,8 % земной поверхностей. Объем гидросферы — 1370,3 млн км³, что составляет 1/800 общего объема планеты. Из общей массы гидросферы 98,31 % сосредоточено в океанах и морях, 1,65 % — в материальных льдах приполярных областей и лишь 0,045 % в пресных водах рек, озер, болот. Химический состав гидросферы приближается к среднему составу морской воды. Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой.
Атмосфера — воздушная оболочка, окружающая земной шар и связанная с ним силой тяжести; принимают участие в суточном и годовом вращении Земли. Состав, движение и физические процессы в атмосфере являются предметом изучения метеорологии. Атмосфера не имеет четкой верхней границы; на высоте около 3000 км плотность атмосферы приближается к плотности вещества в межпланетном пространстве. В вертикальном направлении атмосферу подразделяют на : нижний слой — тропосферу (до высоты в 8-18 км), вышележащие — стратосферу (до 40-50 км), мезосферу (до 80-85 км), термосферу, или ионосферу (до 500—600 км, по другим данным — да 800 км), экзосферу и земную корону. Система движений атмосферы в общепланетном масштабе называется общей циркуляцией атмосферы. Практически единственный источник энергии атмосферных процессов — солнечная радиация. Из атмосферы, в свою очередь, уходит в космическое пространство длинноволновая радиация; между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный обмен теплом и влагой.
Биосфера — совокупность частей земных оболочек, находящихся под воздействием живых организмов и занятая продуктами их жизнедеятельности.