Понятие о географической оболочке

Географическая оболочка — целостная непрерывная приповерхностная часть Земли, в пределах которой соприкасаются и взаимо­действуют литосфера, гидросфера, атмосфера и живое вещество. Это наиболее сложная и разнообразная материальная система нашей планеты. Географическая оболочка включает в себя целиком гидросферу, нижний слой ат­мосферы, верхнюю часть литосферы и био­сферу, которые являются ее структурными час­тями.

Географическая оболочка не имеет четких границ, поэтому ученые проводят их по-раз­ному. Обычно за верхнюю границу принима­ют озоновый экран, расположенный на высо­те около 25 — 30 км, где задерживается большая часть ультрафиолетовой солнечной радиации, которая губительно действует на жи­вые организмы. В то же время основные про­цессы, определяющие погоду и климат, а сле­довательно, формирование ландшафтов, про­текают в тропосфере, высота которой изменяется по широтам от 16—18 км у эк­ватора до 8 км над полюсами. Нижней гра­ницей на суше чаще всего считают подошву коры выветривания. Эта часть земной поверх­ности подвержена наиболее сильным измене­ниям под воздействием атмосферы, гидросфе­ры и живых организмов. Ее максимальная мощ­ность около одного километра. Таким образом, общая мощность географической оболочки на суше составляет около 30 км. В океане ниж­ней границей географической оболочки счита­ют его дно.

Следует, однако, заметить, что в отноше­нии положения нижней границы географиче­ской оболочки среди ученых существуют наи­большие расхождения. Можно привести пять-шесть точек зрения на этот вопрос с соответствующими обоснованиями. При этом границу проводят на глубинах от нескольких сотен метров до десятков и даже сотен кило­метров, причем по-разному в пределах мате­риков и океанов, а также различных участков материков.

Нет единства и в отношении названия гео­графической оболочки. Для ее обозначения были предложены следующие термины: ланд­шафтная оболочка или сфера, географическая сфера или среда, биогеносфера, эпигеосфера и ряд других. Однако в настоящее время боль­шинство географов придерживается приведен­ных нами названий и границ географической оболочки.

Представление о географической оболочке как об особом природном образовании было сформулировано в науке в XX столетии. Глав­ная заслуга в разработке этого представления принадлежит академику А. А. Григорьеву. Им же были раскрыты и основные особенности географической оболочки, которые сводятся к следующему:

1. Географической оболочке свойственно по сравнению с недрами Земли и остальной ча­стью атмосферы большее разнообразие веще­ственного состава, а также поступающих в нее видов нергии и форм их преобразования.

2. Вещество в географической оболочке на­ходится в трех агрегатных состояниях (за ее
пределами преобладает одно какое-либо со­ стояние вещества).

 

3. Все процессы здесь протекают за счет как солнечных, так и внутриземных источни­ков энергии (за пределами географической обо­лочки — в основном за счет одного из них), причем солнечная энергия абсолютно преоб­ладает.

4. Вещество в географической оболочке об­ладает широким диапазоном физических ха­рактеристик (плотность, теплопроводность, теплоемкость и др.). Только здесь есть жизнь.
Географическая оболочка — арена жизни и деятельности человека.

5. Общим процессом, связывающим сфе­ры, составляющие географическую оболочку,
является перемещение вещества и энергии, которое совершается в виде круговоротов ве­
щества и в изменениях составляющих балан­сов энергии. Все круговороты вещества про­
исходят с различной скоростью и на различном уровне организации вещества (макроуров­не, микроуровнях фазовых переходов и хими­ческих превращений). Часть энергии, посту­пающей в географическую оболочку, консер­вируется в ней, другая часть в процессе круговорота веществ уходит за пределы пла­неты, предварительно испытав ряд преобразо­ваний.

Географическая оболочка состоит из ком­понентов. Это определенные материальные образования: горные породы, вода, воздух, рас­тения, животные, почвы. Компоненты разли­чаются по физическому состоянию (твердое, жидкое, газообразное), уровню организации (неживое, живое, биокосное — сочетание жи­вого и неживого, к которому относится поч­ва), химическому составу, а также по степе­ни активности. По последнему критерию ком­поненты подразделяют на устойчивые (инертные) — горные породы и почвы, мо­бильные — вода и воздух и активные — жи­вое вещество.

Иногда компонентами географической обо­лочки считают частные оболочки — литосфе­ру, атмосферу, гидросферу и биосферу. Это не совсем правильное представление, ибо не вся литосфера и атмосфера входят в состав гео­графической оболочки, а биосфера простран­ственно изолированной оболочки не образует: это область распространения живого вещест­ва в пределах части других оболочек.

Географическая оболочка территориально и по объему почти совпадает с биосферой. Од­нако единой точки зрения относительно соот­ношения биосферы и географической оболоч­ки нет. Одни ученые считают, что понятия «биосфера» и «географическая оболочка» очень близки или даже тождественны. В свя­зи с этим вносились предложения заменить термин «географическая оболочка» на термин «биосфера» как более распространенный и знакомый широким массам людей. Другие уче­ные-географы рассматривают биосферу как оп­ределенную стадию развития географической оболочки (в ее истории выделяют три основ­ных этапа: геологический, биогенный и совре­менный антропогенный). По мнению третьих, термины «биосфера» и «географическая обо­лочка» не тождественны, поскольку в поня­тии «биосфера» внимание акцентируется на активной роли живого вещества в развитии этой оболочки и этот термин имеет особую биоцентрическую направленность. По-види­мому, следует согласиться с последним подходом.

Географическую оболочку рассматривают ныне как систему, причем систему сложную (состоящую из множества материальных тел), динамическую (непрерывно изменяющуюся), саморегулирующуюся (обладающую определенной устойчивостью) и открытую (непрерыв­но обменивающуюся с окружающей средой ве­ществом, энергией и информацией).

Географическая оболочка неоднородна. Она имеет ярусную вертикальную структуру, состоящую из отдельных сфер. Вещество рас­пределено в ней по плотности: чем выше плот­ность вещества, тем ниже оно расположено. При этом наиболее сложное строение геогра­фическая оболочка имеет на контакте сфер: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхностные слои Мирового океана), гидросферы и литосферы (дно Мирового океана), а также в прибреж­ной полосе океана, где контактируют гидро­сфера, литосфера и атмосфера. При удалении от этих зон контакта строение географической оболочки становится более простым.

Вертикальная дифференциация географиче­ской оболочки послужила основанием извест­ному географу Ф. Н. Милькову для выделе­ния внутри этой оболочки ландшафтной сфе­ры — тонкого слоя прямого соприкосновения и активного взаимодействия земной коры, ат­мосферы и водной оболочки. Ландшафтная сфера — биологический фокус географичес­кой оболочки. Ее мощность изменяется от не­скольких десятков метров до 200 — 300 м. Ландшафтная сфера распадается на пять ва­риантов: наземный (на суше), земноводный (мелководные моря, озера, реки), водно-по­верхностный (в океане), ледовый и донный (дно океана). Самый распространенный из них — водно-поверхностный. Он включает в себя 200-метровый поверхностный слой воды и слой воздуха высотой 50 м. В состав на­земного варианта ландшафтной сферы, лучше других изученного, входят приземный слой воз­духа высотой 30—50 м, растительность с на­селяющим ее животным миром, почва и со­временная кора выветривания. Таким образом, ландшафтная сфера — активное ядро геогра­фической оболочки.

Географическая оболочка неоднородна не только в вертикальном, но и в горизонталь­ном направлении. В этом отношении она рас­членяется на отдельные природные комплек­сы. Дифференциация географической оболоч­ки на природные комплексы обусловлена неравномерным распределением тепла на раз­ных ее участках и неоднородностью земной по­верхности (наличие материков и океанических впадин, гор, равнин, возвышенностей и т. д.). Самый крупный природный комплекс — сама географическая оболочка. К географическим комплексам относятся также материки и оке­аны, природные зоны (тундры, леса, степи и др.), а также региональные природные об­разования, как, например, Восточно-Европей­ская равнина, пустыня Сахара, Амазонская низменность и др. Небольшие природные ком­плексы приурочены к отдельным холмам, их склонам, долинам рек и их отдельным участ­кам (руслу, пойме, надпойменным террасам) и другим мезо- и микроформам рельефа. Чем меньше природный комплекс, тем однороднее природные условия в его пределах. Таким образом, вся географическая оболочка имеет сложное мозаичное строение, она со­стоит из природных комплексов разного ранга.

Географическая оболочка прошла длитель­ную и сложную историю развития, которую можно разделить на несколько этапов. Пред­полагают, что первичная холодная Земля образовалась, как и другие планеты, из меж­звездных пыли и газов около 5 млрд лет тому назад. В догеологический период раз­вития Земли, закончившийся 4,5 млрд лет назад, происходила ее аккреция, поверхность бомбардировалась метеоритами и испыты­вала мощнейшие приливные колебания от близко расположенной Луны. Географической оболочки как комплекса сфер тогда не суще­ствовало.

Первый — геологический этап развития географической оболочки начался вместе с ранним геологическим этапом развития Зем­ли (4,6 млрд лет назад) и захватил всю ее до-кембрийскую историю, продолжаясь до нача­ла фанерозоя (570 млн лет назад). Это был период образования гидросферы и атмосферы при дегазации мантии. Концентрация тяжелых элементов (железа, никеля) в центре Земли и быстрое ее вращение обусловили" возникнове­ние вокруг Земли мощного магнитного поля, защищающего земную поверхность от косми­ческого излучения. Возникли мощные толщи континентальной земной коры наряду с пер­вичной океанической, а к концу этапа конти­нентальная кора стала раскалываться на пли­ты и вместе с возникающей при этом молодой океанической корой начала дрейфовать по вязкой астеносфере.

На этом этапе 3,6—3,8 млрд лет тому на­зад в водной среде появились первые призна­ки жизни, которая к концу геологического эта­па завоевала океанические пространства Зем­ли. В то время органика еще не играла важной роли в развитии географической оболочки, как это происходит сейчас.

Второй этап развития географической обо­лочки (от 570 млн до 40 тыс. лет назад) вклю­чает палеозой, мезозой и почти весь кайно­зой. Этот этап характеризуется образованием озонового экрана, формированием современ­ной атмосферы и гидросферы, резким качест­венным и количественным скачком в развитии органического мира, началом образования почв. Причем, как и на предыдущем этапе, периоды эволюционного развития чередова­лись с периодами, имевшими катастрофичес­кий характер. Это относится как к неоргани­ческой, так и органической природе. Так, пе­риоды спокойной эволюции живых организмов (гомеостаза) сменялись периодами массового вымирания растений и животных (за рассмат­риваемый этап зафиксированы четыре таких периода).

Третий этап (40 тыс. лет назад — наше время) начинается с появления современного человека разумного (homо sapiens), точнее, с началом заметного и все возрастающего воз­действия человека на окружающую его при­родную среду. Биологический вид Ноmo возник 2,5 млн лет на­зад, однако вплоть до наступления позднего палеолита его влияние на природу было, по-видимому, не большим, чем влияние других крупных млекопитающих.

В заключение следует сказать, что разви­тие географической оболочки шло по линии усложнения ее структуры, сопровождаясь про­цессами и явлениями, еще далеко не познан­ными человеком. Как удачно в связи с этим отметил один из географов, географическая оболочка представляет собой единичный уни­кальный объект с загадочным прошлым и не­предсказуемым будущим.