Круговорот веществ и энергии в географической оболочке

Поступающая в географическую оболочку энергия испытывает многообразные преобразования. При этом происходит переход одних видов энергии в другие и их перераспределение на поверхности Земли. Неравномерное распределение энергии в оболочке вызывает следующие виды движений вещества. Эти движения отмечаются во всех геосферах, то есть атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере.

  1. Движения воздушных масс и водных потоков, которые образуют круговороты воздуха и влаги, то есть атмосферную циркуляцию и круговорот воды;
  2. Перенос минерального вещества и литосферные круговороты;
  3. Биологические и биохимические круговороты.

Все круговороты не замкнуты. Часть вещества и энергии при движении может изыматься из круговорота. Иногда в круговорот включаются новые вещества и энергия. Пример: оледенение. Не замкнутость круговоротов создает вектор направленного изменения географической оболочки, то есть возникают условия для ее развития. Например, изверженную породу можно расплавить, но мы получим не исходную магму, так как при застывании из магмы вышли газы, а новое вещество.

Масштабы круговоротов неодинаковы. Траектории движений колеблются от десятков метров до нескольких тысяч километров. Пример: круговороты воздуха, биологические круговороты. Скорость движения от нескольких см/год (движение литосферных плит) до скорости света (перенос лучистой энергии).

Можно выделить самостоятельные системы потоков и круговоротов, которые называют циклами.

Главными из них являются:

  1. Радиационный цикл;
  2. Тепловой атмосферный (воздушный);
  3. Гидросферный (водный);
  4. Биохимический;
  5. Цикл минерального вещества;
  6. Литосферный цикл.

kryg

Полный (глобальный) и частные круговороты воды в природе (по Л. С. Абрамову)


Каждый из них частично, или полностью включен в другие циклы. Например, вместе с воздухом и водой переноситься тепло, минеральные частицы, споры, бактерии, фито- и зоопланктон.

Круговорот веществ в географической оболочке происходит под действием солнечной энергии и внутренней энергии Земли. Солнечная радиация при этом оказывает наиболее существенное влияние на процессы в ней. Составными частями солнечной радиации является электромагнитное и корпускулярное излучение. Электромагнитная энергия Солнца включает в себя видимую и инфракрасную частоты волнового спектра, а также ультрафиолетовое излучение. Меньшая доля солнечной радиации принадлежит рентгеновским лучам. В атмосфере Земли значительная часть ультрафиолетового и инфракрасного излучения поглощается в верхних слоях атмосферы, а также водяными парами и частицами пыли. Рентгеновское излучение при этом, поглощается полностью. Лишь незначительная доля солнечного излучения, то есть менее 1 %, усваивается зелеными растениями в процессе фотосинтеза органических веществ. Большая часть его рассеивается в географической оболочке, создавая ее энергетический баланс. Периодический характер интенсивности солнечного излучения сказывается на ряде явлений в географической оболочке Земли. Так, в 1915 году А. Л. Чижевский обратил внимание на циклическую связь между развитием некоторых эпидемий и пятнами на Солнце. Периодичность этих явлений – 11 лет.

Корпускулярное излучение Солнца выражается в виде, так называемого, солнечного ветра и солнечных космических лучей, связанных с мощными взрывными вспышками. При этом усиливается интенсивность ультрафиолетового и рентгеновского излучений, достигающих Земли через 8 минут. Вспышки на Солнце создают мощную ударную волну и вызывают выбрасывание в пространство облака плазмы. Она распространяется в пространстве со скоростью 100 км/с и за 2 суток достигает Земли, вызывая магнитные бури и возмущения ионосферы. При этом возрастает неустойчивость атмосферы, что приводит к нарушению характера атмосферной циркуляции, то есть развитию циклонов и других метеорологических явлений. Магнитные бури и нарушения атмосферной циркуляции отрицательно сказываются на жизни организмов.

На Землю поступают также космические лучи галактического происхождения – это поток протонов и ядер высоких энергий с большой проникающей способностью. Они пронизывают всю географическую оболочку, плотность космических лучей очень незначительна, однако они в атмосфере производят вторичные радиоактивные изотопы, которые включаются в общий круговорот химических веществ в географической оболочке.

Радиоактивность географической оболочки связана, главным образом, с присутствием долгоживущих радиоактивных изотопов 40К, 235U, 238U, в различных природных телах. Как отмечал В. И. Вернадский, радиоактивный распад некоторых элементов является характерным свойством географической оболочки. Радиоактивность относиться к важнейшим факторам, вызывающим мутацию у различных организмов

Таким образом, радиационная обстановка географической оболочки является важнейшим фактором существования и изменения живого вещества – в настоящее время и прошлые геологические эпохи.

Как уже отмечалось, в энергетических процессах, происходящих в географической оболочке очень важное место принадлежит радиации Солнца. Источником мощного излучения солнечной энергии являются термоядерные реакции в его недрах, то есть процессы превращения водорода в гелий. Однако важную роль в непрерывном движении материи на Земле играет также внутренняя энергия планеты. В.И. Вернадский так писал о земной коре: «Большая часть материи в ней находится в непрерывном движении – миграциях и образует обратимые и замкнутые циклы, всегда возобновляющиеся и тождественные (геохимические циклы). Они возобновляются над поверхностью энергией Солнца, поглощаемые живым веществом, а в глубине – атомной энергией, обусловленной радиоактивным распадом.

 

Литература.

  1. Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.

Еще статьи о географической оболочке

 
 
Баннер