Основы географии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Земля -- единственная известная в настоящий момент планета, способная поддерживать жизнь, и её природные особенности являются предметом многих научных исследований. Она является третьей по счёту от Солнца планетой Солнечной системы и крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. Основные климатические особенности Земли заключаются в наличии двух больших полярных регионов, двух относительно узких умеренных зон и одного широкого экваториально-тропического региона[1]. Количество осадков на планете варьируется в широких пределах в зависимости от местоположения и колеблется от миллиметра до нескольких метров осадков в год. Около 71 % поверхности Земли занимает океан. Остальная часть состоит из континентов и островов, причём бомльшая часть суши, населённой людьми, находится в северном полушарии.

Эволюция Земли происходила посредством геологических и биологических процессов, которые оставили следы первоначальных условий. Поверхность планеты разделена на несколько непрерывно движущихся литосферных плит, которые приводят к периодическому слиянию и разъединению континентов. Внутренняя часть Земли состоит из толстого слоя расплавленной мантии и железного ядра, генерирующего магнитное поле. атмосфера география тектонический океан

Состав текущей атмосферы был существенно изменён по сравнению с первоначальной посредством жизнедеятельности различных форм жизни[2], которые создают экологическое равновесие, стабилизирующее условия на поверхности. Несмотря на значительные различия в климате в зависимости от широты и других географических факторов, средний глобальный климат достаточно стабилен во время межледниковых периодов[3], а изменение на 1-2 градуса средней глобальной температуры исторически имели серьёзное влияние на экологический баланс и географию Земли[4][5].

Геология

Основная статья: Геология

Три типа границ тектонических плит

Геология -- комплекс наук о составе, строении земной коры и размещённых в ней полезных ископаемых. Комплекс наук в составе геологии занимается изучением состава, структуры, физических свойств, динамики и истории земных материалов, а также процессов, посредством которых они образуются, перемещаются и изменяются. Геология -- одна из основных академических дисциплин, которая помимо прочего имеет важное значение для добычи минерального и углеводородного сырья, прогнозирования и смягчения последствий стихийных бедствий, расчётов в геотехнических областях (англ.) и изучения климата и окружающей среды в прошлом.

История

Основные статьи: История Земли, Эволюция

Анимация разделения суперконтинента Пангея

По мнению учёных Земля образовалась 4,54 миллиарда лет назад из межзвёздного газопылевого облака, наряду с Солнцем и другими планетами[6]. Луна сформировалась примерно на 20 миллионов лет позже в результате столкновения массивного тела с Землёй. Расплавленный наружный слой Земли со временем охлаждался, в результате чего сформировалась твердая оболочка -- кора. Выделение газов и вулканическая активность привели к возникновению первичной атмосферы. Конденсация водяного пара (большинство которого образовалось изо льда комет) привела к возникновению океанов и других водных ресурсов[7]. После чего считается, что высокоэнергетическая химия привела к возникновению самовоспроизводящейся молекулы около 4 миллиардов лет назад[8].

Поверхность Земли менялась на протяжении сотен миллионов лет, время от времени объединяясь в суперконтинент, а затем снова распадаясь на отдельные континенты. Примерно 750 миллионов лет назад начал разделяться самый древний из известных суперконтинентов -- Родиния. Через некоторое время континенты снова соединились и сформировали Паннотию, которая разъединилась около 540 миллионов лет назад. Затем образовался последний суперконтинент -- Пангея, который разделился около 180 миллионов лет назад[9].

Предполагается, что во время Неопротерозойской эры было масштабное оледенение Земли, во время которого льды достигали экватора. Эта гипотеза получила название "Земля-снежок" и представляет особый интерес, поскольку это время предшествовало кембрийскому взрыву, произошедшему около 530--540 миллионов лет назад во время которого начали распространяться многоклеточные формы жизни[10].

После кембрийского взрыва было пять чётко выраженных массовых вымираний[11]. Последнее массовое вымирание произошло около 65 миллионов лет назад, когда, вероятно, столкновение Земли с метеоритом вызвало вымирание динозавров и других крупных рептилий. Следующие 65 миллионов лет привели к возникновению большого разнообразия млекопитающих[12].

Несколько миллионов лет назад человекообразные обезьяны в Африке приобрели способность к прямохождению[13]. Последующее появление человека, развитие им сельского хозяйства и цивилизации явились причиной влияния на Землю быстрее, чем все предыдущие формы жизни и затрагивало как природу, так и глобальный климат.

Современная эпоха рассматривается как часть массового вымирания, называемого Голоценовым вымиранием (англ.) и являющегося наиболее быстрым из всех вымираний[14][15]. Некоторые учёные, например Э. О. Уилсон из Гарвардского университета, считают, что разрушение человеком биосферы может привести к исчезновению половины всех видов в ближайшие 100 лет[16]. Масштабы текущего вымирания всё ещё изучаются, обсуждаются и рассчитываются биологами[17].

Атмосфера, климат и погода

Синий свет рассеивается газами в атмосфере сильнее, чем другие длины волн, тем самым придавая Земле синий ореол

Атмосфера Земли является ключевым фактором в поддержании планетарной экосистемы. Тонкий слой газов, окружающий Землю, удерживается под действием силы тяжести планеты. Сухой воздух атмосферы состоит из 78 % азота, 21 % кислорода, 1 % аргона, углекислого газа и других соединений в незначительных количествах. Также воздух содержит непостоянное количество водяного пара[18][19]. Атмосферное давление снижается постепенно с увеличением высоты и на высоте около 19--20 км уменьшается до такой степени, что начинается кипение воды и межтканевой жидкости в организме человека. Поэтому с точки зрения физиологии человека, "космос" начинается уже на высоте 15--19 км. Атмосфера Земли на высоте от 12 до 50 км (в тропических широтах 25--30 км, в умеренных 20--25, в полярных 15--20) имеет так называемый озоновый слой, состоящий из молекул O3. Он играет важную роль в поглощении опасного ультрафиолетового (УФ) излучения, тем самым защищая всё живое на поверхности от губительного излучения. Атмосфера также сохраняет тепло в ночное время, уменьшая перепады температур.

Планетарный климат -- мера долгосрочных тенденций в погоде. На климат планеты влияют различные факторы, в том числе океанические течения, поверхностное альбедо, парниковые газы, изменение солнечной светимости и изменения орбиты планеты. Согласно заключениям учёных, Земля в прошлом претерпевала кардинальные изменения климата, включая ледниковые периоды.

Климат региона зависит от ряда факторов и прежде всего от широты. Диапазон широт с подобными климатическими признаками образует климат региона. Существует несколько таких регионов, начиная от экваториального климата и заканчивая полярным климатом южного и северного полюсов. На климат также влияют сезоны, которые возникают вследствие наклона земной оси относительно плоскости орбиты. Из-за наклона летом или зимой одна часть планеты получает большее количество солнечной энергии, чем другая. Это ситуация меняется по мере того как Земля перемещается по орбите. В любой момент времени северное и южное полушария имеют противоположные сезоны.

Торнадо в центральной Оклахоме

Земные погодные явления происходят почти исключительно в нижней части атмосферы (тропосфере) и служат конвективной системой перераспределения тепла. Океанические течения являются одним из важнейших факторов, определяющим климат, особенно крупные подводные термохалинные циркуляции, которые распределяют тепловую энергию от экваториальных зон к полярным регионам. Эти потоки помогают смягчить температурные различия зимы и лета в умеренных зонах. Кроме того, без перераспределения тепловой энергии с помощью океанских течений и атмосферы, в тропиках было бы гораздо жарче, а в полярных регионах намного холоднее.

Погода может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Экстремальные погодные условия, такие как торнадо, ураганы и циклоны могут выделять большое количество энергии по пути следования и причинять сильные разрушения. Поверхностная растительность развила зависимость от сезонных изменений погоды, и резкие изменения, продолжающиеся всего несколько лет, могут оказать существенное влияние, как на растительность, так и на животных, которые потребляют растительность в пищу.

Погода является хаотической системой, которая легко меняется вследствие небольших изменений в окружающей среде, поэтому точные прогнозы погоды в настоящее время ограничиваются лишь несколькими днями. В настоящее время по всему миру происходят два процесса: средняя температура возрастает и региональный климат претерпевает заметные изменения[20].

Вода на Земле

Капли воды

Вода -- химическое вещество, состоящее из водорода и кислорода и необходимое для жизнедеятельности всех известных форм жизни[21]. В обычном понимании термин вода соотносится только с жидкой формой или состояниям, однако вещество также имеет твёрдое состояние (лёд) и газообразное -- водяной пар. Вода покрывает 71 % поверхности Земли и сосредоточена главным образом в океанах и других крупных водоёмах[22]. Помимо этого приблизительно 1,6 % воды находится под землёй в водоносных горизонтах и около 0,001 % в воздухе в виде пара и облаков (образованных из твёрдых и жидких частиц воды), а также атмосферных осадков[23]. Океаны содержат 97 % поверхностных вод, ледники и полярные шапки около 2,4 %, реки, озёра и пруды -- оставшиеся 0,6 %. Кроме того, незначительное количество воды на Земле содержится в биологических организмах и выпускаемой человеком продукции.

Океаны

Атлантический океан с высоты птичьего полета

Океан вмещает основную массу солёной воды Земли, а также является основным компонентом гидросферы. Хотя общепризнанным является разделение водного пространства Земли на несколько отдельных океанов, но вместе они составляют один глобальный, связанный между собой массив солёной воды, часто называемый Мировым океаном или глобальным океаном[24][25]. Около 71 % поверхности Земли (площадью 361 млн квадратных километров) покрыто Мировым океаном. Глубина на большей части территории Мирового океана превышает 3000 метров, а средняя солёность составляет около 35 частей на тысячу (ppt), т.е 3,5 %.

Основные границы океанов определены континентами, различными архипелагами и другими критериями. На Земле выделяют следующие океаны (в порядке убывания размера): Тихий океан, Атлантический океан, Индийский океан, Южный океан и Северный Ледовитый океан. Части Мирового океана, окружённые сушей или возвышениями подводного рельефа называют морями, заливами, бухтами. На Земле также существуют солёные водоёмы, которые имеют меньший размер и не связаны с Мировым океаном. Два характерных примера -- это Аральское море и Большое Солёное озеро.

Озеро Мапурика в Новой Зеландии

Озеро -- компонент гидросферы, представляющий собой естественный или искусственно созданный водоём, заполненный в пределах озёрной чаши (озёрного ложа) водой и не имеющий непосредственного соединения с морем (океаном)[26]. На Земле водоём считается озером в том случае, когда он не является частью Мирового океана, при этом он больше и глубже, чем пруд, а также питается водами рек. Единственным известным местом, помимо Земли, где осуществляется подпитка озёр внешними источниками является Титан -- крупнейший спутник Сатурна. На поверхности Титана учёными обнаружены озёра этана, скорее всего, смешанного с метаном. Сейчас точно не известны источники подпитки озёр Титана, однако его поверхность вырезана многочисленными руслами рек. Естественные озёра на Земле, как правило, находятся в горных районах, рифтовых зонах, а также в зонах с продолжающимся или недавним оледенением. Другие озёра находятся в бессточных областях или вдоль направления течения больших рек. В некоторых частях земного шара озёра присутствуют в большом количестве вследствие хаотической структуры дренажа, оставшейся со времён последнего ледникового периода. Все озёра являются временными образованиями по геологическим масштабам времени, поскольку они будут медленно заполняться отложениями или выливаться из содержащих их бассейнов.

Пруд Перекошка на Слобожанщине

Пруд -- водоём со стоячей водой, естественного или искусственного происхождения, с размерами, меньшими, чем у озера. Прудами являются разнообразные искусственные водоёмы: водные сады (англ.), предназначенные для эстетического украшения, рыбные пруды (англ.), предназначенные для коммерческого разведения рыбы и солнечные пруды (англ.) для хранения тепловой энергии. Пруды и озёра отличаются от ручьёв скоростью течения воды.

Реки

Нил в Каире -- столице Египта

Река -- природный водный поток (водоток)[27], текущий в выработанном им углублении -- постоянном естественном русле и питающийся за счёт поверхностного и подземного стока с его бассейна. Обычно река впадает в океан, море, озеро или другую реку, но в некоторых случаях она может теряться в песках или болотах, а также полностью пересыхать, не достигнув другого водоёма. Ручей, протока, родник, источник, ключ считаются малыми реками. Река является частью гидрологического цикла. Вода в реках, как правило, собирается из осадков посредством поверхностного стока, таяния естественного льда и снежных покровов, а также из подземных вод и родников.

Ручьи

Ручей в Архангельской области

Ручей -- небольшой водоток, обычно шириной от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. Ручьи важны в качестве каналов в круговороте воды, инструментов глубинного дренажа, а также коридоров для рыб и миграций в дикой природе. Биологическая среда обитания в непосредственной близости от ручьёв называется прибрежная зона. Учитывая статус происходящего голоценового вымирания (англ.), ручьи играют важную роль в соединении фрагментированных мест обитания (англ.) и, следовательно, в сохранении биоразнообразия. Изучением ручьёв и водных путей занимается поверхностная гидрология и является основным элементом экологической географии[28].

Размещено на Allbest.ru