Общая характеристика земной поверхности

На земной поверхности преобладает вода. Поэтому нашу планету иногда называют не планета Земля, а планета «Океан». Вся поверхность Земного шара составляет 510 млн. км², из нее на сушу приходится только 149 млн. км², т.е. 29%, остальные 361 млн. км² (71%) – вода. Суша на Земле представлена шестью материками: Евразия, Африка, Северная Америка, Южная Америка, Антарктида, Австралия и огромным количеством островов. На Земле четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Некоторые ученые предлагают выделять еще пятый – Южный Ледовитый океан.

В расположении материков наблюдается ряд особенностей:

1. Большая часть суши сосредоточена в северном полушарии: на сушу в нем приходится 39%, тогда как в южном только 19% от площади южного полушария.

2. В умеренных широтах северного полушария почти сплошное кольцо суши, а в южном полушарии в умеренных широтах - кольцо воды.

3. «Материки и океаны являются антиподами. Так, например, Антарктида лежит против Северного Ледовитого океана, Северная Америка – против Индийского океана, Австралия – против Атлантики. Только Южная Америка лежит против суши – Юго-Восточной Азии»².

4. Большинство материков имеет клиновидную, треугольную форму: они сужаются к югу.

5. Между площадями материков и их средними высотами существует определенная зависимость: чем больше площадь материка, тем выше его средняя высота (исключение только для Антарктиды).

6. Наиболее высокие вершины мира и глубочайшие на поверхности суши депрессии находятся на крупных материках.

7. Северные материки имеют широкую материковую отмель и сильно изрезанную береговую линию, южные материки – нет.

Важная черта эволюции Земного шара – дифференциация вещества. Ее выражением служит оболочечное строение Земли. Земное ядро, мантия, литосфера, гидросфера, атмосфера образуют основные сферы Земли, отличающиеся химическим составом и качественно различным состоянием вещества. Земные сферы отличаются друг от друга не только составом, но и мощностью, а также различной степенью дифференциации.

Атмосфера – верхнее воздушное покрывало Земли; она имеет слоистое строение. Гидросфера – водная сфера Земли, сравнительно маломощная и несплошная. Литосфера – верхняя твердая (каменистая) сфера Земли, включающая в себя земную кору и верхний слой мантии. Биосфера – сфера жизни (живые организмы Земли), самая молодая оболочка.

Выделяют еще и ноосферу – сферу человеческого разума.

Тема. Атмосфера

План

1. Строение и состав атмосферы

2. Солнечная радиация

3. Тепловой режим подстилающей поверхности и тропосферы

4. Распределение температур на Земле

5. Вода в атмосфере

6. Оптические явления в атмосфере

7. Атмосферные осадки

8. Атмосферное давление и ветры.

9. Воздушные массы и атмосферные фронты.

10. Общая циркуляция атмосферы. Циклоны и антициклоны.

11. Погода и климат.

Строение и состав атмосферы

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли. Нижней границей атмосферы является поверхность Земного шара. Верхняя граница атмосферы сильно «размыта». Ее условно проводят на высоте 1000 – 3000 км, но «следы» ее – молекулы воздуха могут быть обнаружены даже на высоте около 10000-20000 км. Верхняя граница атмосферы постепенно переходит в межпланетное пространство. Большая часть воздуха – до 90% – сосредоточена в приземном шестнадцатикилометровом слое.

Чистый и сухой воздух представляет собой смесь нескольких газов: азота (около 78%), кислорода (почти 21%), аргона (около 0,9%), углекислого газа (0,03%). Есть в воздухе и другие газы: неон, криптон, ксенон, гелий, метан, водород, радон – общее их содержание менее 0,01%.

Нижний слой воздуха до высоты примерно 100-120 км называется гомосферой, он однороден по составу. Выше гомосферы лежит слой гетеросферы, в котором состав атмосферного воздуха меняется с высотой.

Кроме газов, в воздухе содержится водяной пар. В приполярных районах приземный воздух содержит всего 0,1-0,2% влаги, а в приэкваториальных районах – около 3% (с высотой количество водяного пара резко убывает). В умеренных широтах зимой его 0,1%, летом – до 4%.

В атмосфере на высоте до 50 км присутствует трехатомный кислород – озон. На высоте около 25 км озон достигает максимальной концентрации, образуя так называемый озоновый экран, который защищает все живое Земли от губительных ультрафиолетовых лучей.

В атмосфере Земли присутствуют также аэрозольные примеси: пыль, дым, микроорганизмы, пыльца растений, морская соль, космическая пыль и т.п. Мелкие аэрозольные частицы являются ядрами конденсации, которые способствуют образованию тумана и облаков.

По характеру изменения температуры атмосферу делят на следующие слои (снизу вверх): тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера. Между этими слоями имеются относительно тонкие прослойки – переходные зоны – «паузы»: тропопауза, стратопауза, мезопуза, термопауза.

Тропосфера – нижний слой атмосферы; она содержит более 80% массы воздуха атмосферы. Мощность тропосферы: от 18 км над экватором до 9 км над полюсами. В умеренных широтах ее средняя толщина 12 км. В тропосфере находится почти весь водяной пар. Все метеорологические процессы происходят преимущественно в тропосфере: перемешивание воздуха, образование облаков, выпадение осадков и т.п. На каждые 100 м высоты температура убывает в среднем на 0,65^оС¹.

Нижний слой тропосферы (до 50-100 м), непосредственно примыкающий к земной поверхности, называется приземным слоем. В нем особенно резко выражены суточные и годовые колебания температур.

Тропопауза – переходный слой от тропосферы к стратосфере.

В тропопаузе существуют струйные течения – сильные ветры в виде потоков воздуха со скоростями до 300 км/ч.

Стратосфера простирается примерно до высоты 50 км. Температура в стратосфере с высотой повышается от –60^оС,–80^оС до 0^оС. В пределах стратосферы сосредоточена максимальная концентрация озона (на высоте 25-27 км от поверхности Земли). В стратосфере почти отсутствует водяной пар. Поэтому обычные облака в стратосфере не образуются. Только изредка на высоте около 25 км могут наблюдаться перламутровые облака (предполагают, что они состоят из переохлажденных водяных капель) перед восходом или после захода Солнца. В стратосфере дуют сильные ветры.

Стратопауза – переходный слой от стратосферы к мезосфере.

Мезосфера простирается до 80-90км. В ней температура падает с высотой от 0^оС до –90^оС. В мезосфере на высоте около 80 км в летний период в северных и южных умеренных широтах (примерно 50^о с.ш. и 50^о ю.ш.) на фоне сумеречного неба могут наблюдаться серебристые облака. Вероятно, они формируются так: метеорная пыль служит ядрами конденсации, на которых образуются ледяные кристаллы. Водяные пары переносятся на данную высоту из нижних слоев атмосферы. Мезосфера сильно разрежена.

Мезопауза – переходный слой к термосфере.

Термосфера простирается приблизительно до 800 км. Температура в ней с высотой растет, достигая на верхних пределах +1500^оС, +2500^оС. Скорости движения частиц газов в термосфере огромны, но при крайней разреженности пространства столкновения их очень редки. Поэтому высокая температура не ощущается.

В термосфере проходит слой ионосферы (от 80 до 400 км), в котором воздух сильно ионизирован. Ионосфера отличается высокой электрической проводимостью. Благодаря ионосфере, на Земле возможна радиосвязь. Именно в термосфере под влиянием солнечного ветра возникают полярные сияния. Воздух термосферы очень сильно разрежен.

Термопауза – переходный слой к экзосфере.

Экзосфера – внешняя, верхняя сфера Земли, она постепенно переходит в межпланетное пространство. Температура в экзосфере с высотой падает до значений космического холода. Это наиболее сильно разреженная часть атмосферы. В верхних слоях экзосферы постоянно улетучиваются наиболее легкие газы, вследствие чего масса атмосферы уменьшается.

Значение атмосферы для Земли огромно. Она предохраняет Землю от падающих на нее метеоритов, поглощает губительное ультрафиолетовое излучение Солнца. Атмосфера защищает Землю от переохлаждения. Атмосфера – среда существования и развития организмов на Земле.

Серьезное изучение атмосферы началось в 30-е годы XX в., когда появились первые шары-зонды. Сейчас применяют радиозонды, которые запускают с научно-исследовательских судов и с суши. С 1950 г. регулярно запускают специальные метеорологические ракеты, а с 1957 г. стали запускать искусственные спутники Земли, в частности, метеоспутники. В России изучение атмосферы обеспечивает Гидрометеорологическая служба. Основным органом, организующим работы в области метеорологии и контроля за окружающей средой, в нашей стране является Государственный Комитет России по гидрометеорологии (Госкомгидромет). Различные гидрометеорологические и геофизические наблюдения и работы, контроль за окружающей средой ведут несколько тысяч станций, постов и лабораторий. Данные станций, постов, лабораторий поступают в гидрометеорологические обсерватории (они находятся обычно в административных центрах), а затем в Гидрометеоцентр страны. В последние годы стал широко использоваться мониторинг. Мониторинг – система наблюдения, слежения, оценки и прогноза состояния окружающей среды.

Одной из основных наук об атмосфере является наука метеорология. Метеорология состоит из нескольких научных дисциплин: физика атмосферы, химия атмосферы, динамическая метеорология, синоптическая метеорология. Физика атмосферы подразделяется на физику приземного слоя, аэрологию (изучает верхние слои атмосферы – «свободную» атмосферу), актинометрию (изучает солнечную радиацию в атмосфере), атмосферную оптику, атмосферное электричество, атмосферную акустику.

Другой наукой об атмосфере является климатология – наука о климате.

В настоящее время происходит загрязнение атмосферного воздуха, растет содержание вредных примесей в воздухе городов, увеличивается запыленность приземного слоя и концентрация углекислого газа в атмосфере, разрушается озоновый экран. Основными загрязнителями атмосферы на Земле являются промышленные предприятия, ТЭС, автомобильный транспорт и т.п. Таким образом, остро встает проблема охраны атмосферы от все нарастающего антропогенного воздействия. Решение этой проблемы, как и других аналогичных экологических проблем, требует совместных усилий всех народов и стран Земли.