1. Объект, предмет, задачи и методы землеведения

1. Объект, предмет, задачи и методы землеведения

Землеведение – наука о наиболее общих закономерностях географической оболочки Земли, ее вещественном составе, структуре, развитии и территориальном расчленении. Землеведение – раздел физической географии. Слово «география» означает «землеописание». Объектом землеведения является географическая оболочка Земли.

Географическая оболочка – это внешний слой планеты, в котором соприкасаются и взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера, т.е. косное и живое вещество. Географическая оболочка - физическое тело. Верхняя ее граница находится между тропосферой и стратосферой на высоте 16-18 км. Нижняя граница на суше, находится на глубине 3-5 км. Гидросфера полностью включается географическую оболочку. Энергетическим компонентом географической оболочки является лучистая энергия Солнца и внутренняя энергия Земли.

Та сторона объекта, которая рассматривается наукой на определенном этапе развития, составляет предмет ее исследования. До середины 19 века предметом землеведения было описание земной поверхности. Сегодня предметом землеведения являются также изучение закономерности процесса, происходящего в географической оболочки, круговороты вещества и энергии, взаимодействия человеческого общества и природы.

Задачей землеведения является познание закономерностей строения, динамики и развития географической оболочки для разработки системы оптимального взаимодействия с происходящими процессами в ней. Землеведение в своих исследованиях использует разнообразные методы, как специальные географические, так и методы других наук. Наибольшее значение имеет экспедиционный (для полевых географических исследований); экспериментальный (для выявления роли отдельных факторов в природных явлениях); сравнительно – описательный (для установления характерных черт объектов); математический (для получения количественных характеристик природных явлений); статистический (для характеристики изменяющихся во времени и пространстве показателей; например, температура, соленость вод и прочее); картографический метод (для изучения объектов с помощью модели – карты); геофизический (для исследования строения земной коры и атмосферы); геохимический (для изучения химического состава и географической оболочки); аэрокосмический (использование аэрофотосъемки земной поверхности).

2. Вселенная, ее состав, строение, происхождение

Вселенная – весь мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам развития материи. Вселенная – это космическое пространство со всеми его объектами.

Самое крупное из известных космических тел – звезда. Звезда – это самосветящееся шарообразное тело из раскаленных газов. 90% вещества Вселенной сосредоточено в звездах. В основном они состоят из водорода – 70% их массы, и гелия – 29%, 1% приходится на азот, углерод, кислород, железо, магний и другие элементы. Звезды находятся на огромном расстоянии от Земли и друг от друга. Свет, распространяется со скоростью 300000км/с.

Метагалактика – совокупность звездных систем, видимая с помощью современных телескопов. В метагалактику входит около 1 млрд. галактик.

Галактика – звездная система, совокупность звезд, газовых и пылевых туманностей.

«Галактикос» по-гречески – млечный. Галактики видны в телескоп в виде туманностей.

По форме галактики классифицируются на:

1) эллиптические (в форме чечевицы);

2) спиральные;

3) неправильные.

Галактики вращаются по часовой стрелке по отношению к северному полюсу мира.

Наша Галактика называется системой Млечного пути. Она относится к типу спиральных галактик. В Галактике до 12О млрд. звезд, ее диаметр около 100000 световых лет. Она совершает оборот вокруг полюса Мира за 180 млн. лет со скоростью 250 км/с. Световой год – мера длины – расстояние, равное пути, который луч света проходит за одни тропический год (9460 млрд. км).

Вселенная изменяется во времени. 15 млрд. лет назад ее вещество было сконцентрировано до бесконечно большой плотности. Температура во Вселенной достигала десятков миллиардов градусов. Затем произошел взрыв, Вселенная стала резко расширяться. По истечении одной секунды с момента «начала» образовались ядра гелия. Через 100 с. масса водорода составила 75%, а гелия 25%. Через 1 млн. лет температура уменьшилась до 3000 градусов и началось формирование галактик и звезд.

Вселенная продолжает расширяться. Доказательством этого является красное смещение линий спектра излучений, поступающих от других галактик к Земле. Скорость разлета галактик достигает сотни тысяч км/с.

3. Солнечная система и место Земли в ней. Гипотезы образования Солнечной системы

Солнечная система состоит из девяти планет, их спутников, десятков тысяч астероидов, комет, метеорного вещества и единственной звезды – Солнца, вокруг которой обращаются все тела системы.

Солнце – звезда, средняя по размерам и яркости среди других звезд. Это огромный газовый шар, состоящий из водорода – 50%, гелия – 40%, примесей легких газов (кислорода, азота), паров металлов (железа, алюминия), цепочных элементов (магния, натрия, калия). На Солнце, как и на Земле, найдены все элементы таблицы Менделеева. Это свидетельствует о едином химическом составе всей Солнечной системы. Поперечник его 1 390 000 км (в 109 раз больше поперечника Земли). Средняя плотность его в 4 раза меньше плотности Земли. Масса Солнца 2×10³⁰кг, т.е. в 332000 раз больше массы Земли. В Солнце сосредоточено 99,9% массы всей Солнечной системы. Среднее расстояние от Земли до Солнца 149,5 млн.км. Оно принято в качестве астрономической единицы измерения расстояния. Температура в центре Солнца достигает 20 млн.°С, а на поверхности около 6000°С. В центре Солнца протекают термоядерные реакции, в результате которых каждую секунду 564 млн.т. водорода превращается в 560 млн.т. гелия. Остальные 4млн.т. водорода переходят в излучение.

Различают три наружных слоя Солнца – фотосферу, хромосферу и корону.

Фотосфера («сфера света») - видимая поверхность солнечного диска, на которой формируется приходящее к Земле излучение.

Хромосфера («сфера цвета») – имеет красноватый цвет и видна только при затмениях по краям солнечного диска.

Солнечная корона серебристо-белого цвета, видна при полных солнечных затмениях. Солнечная корона простирается в межпланетное пространство, образуя поток вещества, именующийся солнечным ветром.

На Солнце периодически появляются пятна. Через закопченное стекло, они выглядят как малые озера. В действительности их поперечник в 7-8 раз больше поперечника Земли. Они возникают из-за перемещения плазмы Солнца в его магнитных полях. Температура пятна на 1000°С ниже, чем в окружающей фотосфере. На Солнце часты плазменные выбросы – протуберанцы и фонтаны, а также хромосферные вспышки. Солнечная активность – проявление солнечных пятен, факелов, протуберанцев и хромосферных вспышек. Солнечная активность неустойчива и проявляется периодически. Каждые 11 лет она нарастает, последующие 11 лет – падает. Установлено 33 – и 98 – летние, 1900 – летние периоды колебания. Установлена связь солнечной активности с климатом, землетрясениями, уровнем озер, урожайностью сельскохозяйственных культур, численностью животных, частотой эпидемических заболеваний, смертностью населения.

Под действием солнечного излучения кислород земной стратосферы превращается в озон. Озон поглощает коротковолновую радиацию. Т.о. формируется озоновый экран Земли, без которого жизнь на планете невозможна. Слой озона нагревается, в стратосфере происходит циркуляция. Она действует на движения воздуха в тропосфере является важнейшим климатообразующим фактором.

Луна – ближайшее к нам небесное тело, спутник Земли. Поперечник Луны в 4 раза меньше поперечника Земли, масса в 81,5 раза меньше массы Земли, сила тяжести на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Вокруг Земли Луна движется с запада на восток, проходя полный круг за 27 суток 7 часов и 3 минуты (звездный месяц). Смена фаз Луны происходит потому, что она только отражает солнечный свет, и ее вид с Земли зависит от ее освещенности Солнцем. При новолунии, когда Земля, Луна и Солнце находится на одной линии, Луна иногда закрывает диск Солнца, происходит солнечное затмение. Во время полнолуния при аналогичном расположении небесных тел наблюдается лунное затмение, если тень Земли закрывает Луну. Промежуток времени между двумя одинаковыми фазами Луны имеет продолжительность 29 суток 12 часов 44 минуты и называется синодическим месяцем. Звездный и синодический месяцы не совпадают во времени из-за участия Луны в суточном движении всего небосвода. Луна и Земля имеют общий центр вращения, а период обращения Луны вокруг Земли совпадает с периодом ее вращения вокруг оси. Потому Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Луна создает приливное торможение суточного вращения Земли. Оно уменьшает полярную сплюснутость Земли. Из-за замедления суточного вращения продолжительность суток за 1 млрд. лет возросла на 6 часов. Луна и Солнце создают приливные силы на море и на суше. Во время первой и последней четверти эти действия не совпадают, в новолуние и полнолуние – совпадают.

Девять планет Солнечной системы по химическому составу подразделяются на:

1) планеты земного типа – твердые плотные тела, к ним относятся 4 ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс;

2) планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. У них большие размеры, но малая плотность, т.к. они состоят в основном из водорода и гелия, соединений кислорода, углерода, азота, в ледяном состоянии.

Плутон – предположительно, бывший спутник Нептуна, планета малой плотности.

Между орбитами Марса и Юпитера имеется пояс астероидов – малых планет. Они имеют неопределенную форму обломков. Предполагают, что это осколки разрушенной небольшой планеты. Сейчас известно свыше 3000 астероидов.

Комета – в переводе с греческого – «хвостатая звезда». Кометы обращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам. Периодичность их обращения различна. У кометы Галлея период обращения равен 76 годам. С Земли она была видна в марте 1986 года во время ее очередного прохождения вблизи Солнца. Комета имеет три части: ядро, голову и хвост. Ядро состоит из твердых частиц и замерзших газов, диаметр его не более 30 км. При приближении к Солнцу происходит таяние газов, которое образует «голову» и «хвост» кометы, состоящих в основном из окиси углерода.

Метеором называют световое явление, возникающее при вторжении в земную атмосферу частиц из межпланетного пространства. На протяжении суток регистрируется до28000 метеоров. Крупные метеоры не сгорают в атмосфере и падают на Землю в виде метеоритных тел. Они состоят из железа и каменной массы.

Гипотезы образования Солнечной системы.

Наука о происхождении развития небесных тел называется космогонией.

1. Первую научную космогоническую теорию выдвинули немецкий философ И. Кант (1755 г.) и французский астроном П.С. Лаплас (1796 г.). Ученые предположили, что планеты образовались из газово-пылевой материи. Первоначально она была раскалена. Охлаждение сопровождалось сжатием и формированием небесных тел.

2. В начале 20 века распространились гипотезы катастрофического направления (американский геолог Чемберлин, астроном Мулотон, английский астроном Джанс). Они предложили, что некая звезда, проходя близ Солнца, оказала на него приливное действие. На его поверхности образовался гигантский протуберанец, из которого сформировались планеты. Земля первоначально была холодной и маленькой, ее масса увеличилась за счет падения метеоритов. За счет уплотнения центр Земли раскалился.

3. Согласно гипотезе академика В.Г.Фесенкова Солнце и планеты образовались одновременно из уплотненной газово-пылевой туманности, в которой формировались звездообразные сгущения.

4. Согласно гипотезе О.Ю.Шмидта (1947 г.) Земля и другие планеты Солнечной системы образовались из облака межзвездной материи, захваченной Солнцем при его движении во вселенной. В процессе движения облако приняло форму диска, за счет притяжения частиц возникли сгущения, из которых образовались планеты.

Происхождение новых звезд в Галактике продолжается и в настоящее время. Процесс их образования и формирования планет еще не ясен.

5. Влияние Луны на земные процессы

Луна является естественным космическим спутником нашей планеты и в то же время является самым ярким объектом на ночном небе. В Солнечной системе Луна занимает пятое место по размерам естественных спутников планет. Кроме этого, именно Луна является самым первым и единственным на сегодняшний день внеземным космическим объектом, на котором побывал человек. Период обращения Луны вокруг земного шара составляет почти 28 суток (27.3216 – сидерический месяц). Из-за того, что Луна не является самосветящимся объектом на ночном небе, а всего лишь отражает свет солнечных лучей, с земли нам видно лишь освещённую сторону спутника.

На Луне практически нет атмосферы и именно из-за этого ее поверхность, на которую попадают лучи солнца, накаляется до 120оС, а в ночное время или в тени эта же раскаленная поверхность стремительно охлаждается до 160оС.

Наиболее известным фактом влияния Луны на земные процессы являются приливы и отливы на морях. Дело в том, что гравитационное влияние Луны на Землю более интенсивное с той стороны Земли, которая в данный момент повернута к Луне, а на противоположной стороне гравитационное притяжение Луна не оказывает. По этой причине океаны вытягиваются в направлении Луны из-за чего и возникают морские приливы.
Исследования Луны начались еще с древности. Первые лунные карты появились в 1651 году благодаря Джованни Риччиоли. Кстати, именно Дж.Риччиоли впервые дал названия самым крупным лунным областям назвав их «морями», этот термин до сегодняшнего дня тспользуется для обозначения мест на луне. Далее с появлением фотографии исследования Луны стали боле интенсивными, так как фотографии позволяли изучать поверхность луны более детально, а в 1881 году Жюль Янссен впервые составил фотографический атлас лунной поверхности.

С началом космической эры знания о нашем космическом спутнике значительно увеличились. Именно в космической гонке, которую проводили СССР и США, на первенство в космосе и на Луне нам стали известны состав лунного грунта, так как его удалось доставить на землю, а не изучать на спутнике. Также благодаря этим странам, которые сражались за первенство, была составлена карта обратной стороны Луны, той, которую не видно с Земли.

Впервые спутник посетил космический аппарат «Луна-2». Это событие состоялось 13 сентября 1959 года, а заглянуть за невидимую со стороны земли сторону Луны удалось лишь в 1959 году, когда космическая станция «Луна-3» (СССР) пролетала над ней и смогла ее сфотографировать.

После того, как человек впервые побывал на Луне и закончились космические программы «Луна» (СССР) и «Аполлон» (США) исследования Луны практически прекратились. Но с началом нынешнего века Китай объявил о своей готовности исследовать Луну, а также выстроить там несколько обитаемых лунных баз. После этого заявления космические организации ведущих стран, а в частности США (НАСА) и ЕКА (Европейское Космическое Агентство) снова развернули свои космические программы.

5. Форма и размеры Земли.

Вряд ли нужно много писать о форме Земли. Всем ясно, что Земля представляет собой шар, слегка сплюснутый у полюсов, т. е. так называемый эллипсоид. Однако правильное, современное представление о форме и размерах Земли было достигнуто далеко не сразу и достигалось порою в тяжелой борьбе науки с религией.

Греческий поэт Гомер (IX–VIII в. до н. э.) изображал Землю в виде круга, схваченного со всех сторон рекой Океаном, «которая катит свои могучие воды по ободу богатого щита»; такое изображение Земли было выгравировано, якобы, на щите мифического героя Ахиллеса. Философ Фалес (VI в. до н. э.) полагал, что Земля — шар, а его ученик Анаксимандр изображал Землю в виде цилиндра. Другие философы и ученые Древней Греции представляли Землю то в виде куба, то в виде лодки и т. д.; ученики Ксенофонта и Анаксимена считали, что Земля — очень высокая гора. Греческая мифология содержит легенду о том, как Зевс, желая определить размеры Земли, выпустил одновременно двух орлов, одного на запад, другого на восток: они встретились в городе Дельфах; это называлось «обнаружение Земли путем слета двух орлов».

На протяжении ряда веков, через дебри схоластики и религии средневековья, пробивала себе путь истина.

Еще совсем недавно, в 1862 г., немецкий ученый П. Иоселиани, определяя «глубину толстоты земного шара», получил 4536,8 км, что в 1¹/₂ раза меньше действительной величины. Трудно поверить, но еще в 1876 г. в Петербурге была издана брошюра под названием: «Земля неподвижна, популярная лекция, доказывающая, что земной шар не вращается ни около оси, ни около Солнца. Читана в Берлине, доктором Шепфером. Перевод с немецкого Н. Соловьева. Издание 2-е, исправленное». Мы не будем останавливаться на подобных заблуждениях, и не будем касаться истории вопроса. Рассмотрим сведения, более существенные для нас в данном случае.

В 1841 г. немецкий астроном Ф. Бессель, используя градусные измерения, вычислил радиус Земли и ее сжатие у полюсов, т. е. получил цифры, характеризующие основные элементы земного эллипсоида. Результат был настолько точным, что эти цифры использовались при различных геодезических исследованиях, в картографии и т. п. в течение 100 лет.

Однако за последние десятилетия накопился огромный материал; появилась возможность уточнить прежние данные о форме и размерах Земли. К тридцатым годам была выполнена работа по пересмотру всех новых данных, и в 1936 г. советский ученый Ф. Н. Красовский опубликовал новые цифры, характеризующие размеры земного эллипсоида еще точнее.

Эллипсоид Ф. Н. Красовского имеет следующие размеры (рис. 3): большая полуось, т. е. расстояние от центра Земли до экватора, равна 6 378 254 метрам; малая полуось, т. е расстояние от центра Земли до одного из полюсов равна 6 356 863 метрам. Таким образом полярный радиус (от центра к полюсу) короче экваториального радиуса (от центра к экватору) приблизительно на 21 км. Отсюда следует, что Земля действительно эллипсоид вращения, т. е. шар, сплюснутый, хотя и очень незначительно, у полюсов. Величина сжатия, вызванного вращением Земли вокруг своей оси, равна 1: 298,3. На школьном глобусе разница в длине экваториального и полярного диаметров равна всего лишь 0,5 мм, т. е. практически незаметна.

Итак, в первом, и достаточно хорошем, приближении Земля должна быть принята за эллипсоид вращения, элементы которого опубликованы в 1936 г. и которые приняты в Советском Союзе в качестве официальных, т. е. обязательных для использования во всех специальных работах.

Рис. 3. Земля — эллипсоид вращения;

а — большая полуось; с — малая полуось.

Однако геодезисты нередко нуждаются в измерениях еще большей точности, и тогда для изображения формы Земли они пользуются не эллипсоидом, а другой фигурой, так называемым геоидом. Геоид несколько ближе к истинной фигуре Земли, со всеми ее возвышенностями и впадинами, чем эллипсоид, и представляет фигуру, весьма сложную по виду. Наконец, теперь выяснено, что и экватор Земли не является окружностью; скорее это эллипс, т. е. окружность, слегка сжатая. Приходится считать также, что северное и южное полушария, как показал русский ученый А. А. Иванов, не вполне симметричны относительно плоскости экватора.

В заключение приведем некоторые цифры, характеризующие размеры земного шара:

Экваториальный диаметр = 12 756,5 километра

Полярный диаметр = 12 713,7 километра

Длина окружности меридиана = 40 008,6 километра

Длина окружности экватора = 40 075,7 километра

Поверхность Земли = 510 миллионам квадратных километров

Объем Земли = 1080 миллиардам кубических километров

6. Суточное вращение Земли.

Земля вращается вокруг оси за 24 ч (округленное), которые составляют сутки, следовательно, Земля возвращается в час на 15 °. Земля вращается с запада на восток, или против часовой стрелки (если смотреть на нее сверху, со стороны Северного полюса). Доказательства вращения Земли являются логические (посредственные) и прямые. Логическим доказательством является то, что каждая из планет Солнечной системы, в том числе и Земля, вращается вокруг своей оси. Одним из прямых доказательств вращательного движения Земли есть явление отклонения падающих тел к востоку. Линейная скорость вращательного движения тел, расположенных на поверхности Земли, зависит от величины радиуса их вращения. Чем дальше от оси вращения находится тело, тем больше его скорость.

Интересным доказательством вращения Земли вокруг оси является опыт с маятником Фуко. Этот эксперимент был поставлен в 1851 г. В одном из соборов Парижа до высокого купола на тонком - стальной проволоке длиной 67 м пидвисилиы тяжелую медную пулю с острым шпилем. Во маятником на полу насылали песка, к которому прикасался шпиль шара. Когда маятник вывели из состояния равновесия, то оказалось, что он колеблется в одной плоскости: шпиль каждый раз чертит новую черту. Опыты с маятником Фуко, проведенные на различных широтах, показали, что угол видимого отклонения плоскости колебания маятника не везде одинаков и зависит от широты места. На полюсе он самый. Там маятник отклоняется за каждый час на 15 °. Это объясняется тем, что на полюсе плоскость горизонта перпендикулярна земной оси.

Сама форма Земли тоже свидетельствует о вращении нашей планеты. Кардиоидной (сердцевидной фигуры) формы планета получила под действием центробежной силы, возникающей при вращении.

Вращение Земли влияет на ее климат. Если шарообразная форма планеты обуславливает существование дня и ночи, то вращение ее обуславливает смену дня и ночи. День - это период нагревание Земли, ночь - период охлаждения. Эти периоды кратковременные. В течение дня поверхность Земли не успевает очень нагреться, а в течение ночи - очень остыть. В таких климатических условий приспособлены живые организмы. Эти условия являются одной из причин широкого распространения жизни на Земле.

С вращением Земли связаны также местное время, поясное время и линия перемены дат.

12. Земная кора, мантия, ядро. Значение процессов в них для географической оболочки. Литосфера

Географическая оболочка Земли имеет сложное строение. Для исследования внутреннего строения Земли используют следующие методы:

1. Измерение силы тяжести. Сила тяжести обусловлена массой Земли. Поэтому все колебания по распределению масс отражаются на величине сил тяжести. Верхний слой литосферы сложен породами различной плотности, поэтому силы тяжести отклоняются от теоретической.

1. Сейсмические методы. При землетрясениях, т. е. взрывах и смещениях в литосфере, сейсмические волны, т. е. колебательные движения вещества распространяются в земной коре. Продольные волны – колебания вещества в направлении распространения волны в любых средах. Поперечные волны – в направлении перпендикулярном к распространению волны, только в твердых средах. Изменение скоростей волн отражает изменение плотности вещества. На основе геофизических данных Землю подразделяют на геосферы: земную кору, мантию, ядро.

Земная кора – верхний слой Земли, отделенный от нижележащих слоев поверхности Мохоровичича. При ее переходе резко меняется химический состав Земли.

Строение земной коры: верхний слой состоит из осадочных горных пород (15 – 20 км.); нижний слой – кристаллических горных пород (граниты и базальты). Они состоят в основном из кислорода, кремния и алюминия.

Выделяют два типа земной коры: континентальный и океанический.

Континентальная кора:

1. Осадочные породы.

2. Гранитный слой (от 10 – 12 км до 70 – 80 км в горах)

3. Базальтовый слой. (15 км)

Океаническая кора:

1. Осадочные породы (0.5 км)

2. Базальтовый слой (1.7 км)

Мантия (покров) распространяется до глубины 2900 км. Она подразделяется на три слоя:

Верхняя мантия распространяется до глубины 400 км. Это наиболее сейсмически активный слой, здесь расположены очаги землетрясений и горообразовательных процессов. На границе между мантией и земной корой происходит образование и накопление металлических руд, алмазов и других полезный ископаемых. Верхняя мантия – основной поставщик внутреннего тепла. Верхний слой верхней мантии пластичен и называется астеносферой. Над астеносферой выделяют твердую часть верхней мантии. Эта область вместе с земной корой называется литосферой. Литосфера не непрерывна. Она разбита глубокими разломами на литосферные плиты. Они могут двигаться (отталкиваться и раздвигаться). В результате происходит изменение континентов.

Средняя мантия простирается до 1000 км. Нижняя мантия имеет еще большую плотность, простирается до ядра.

Химический состав слоев мантий одинаков. Наиболее распространены в ней кремний, магний и железо. Слои мантии выделяют в связи с фазовыми переходами вещества.

Ядро Земли неоднородно. Внешнее ядро на глубинах от 2900 до 4980 км. Оно находится в расплавленном состоянии, через него не проходят поперечные сейсмические волны. Внутреннее ядро состоит из веществ при температуре 4000 градусов по Цельсию при высокой плотности, в состоянии близком к плавлению. Одни ученые считают, что ядро состоит из соединения железа с кислородом. Другие – что состав его близок к мантии, но вещество находится в металлизированном состоянии. В ядре содержится 80- 90 % железа, а также кислорода, алюминия, кремния, серы. Ядро обладает высокой тепло– и электропроводностью.

13.Возраст Земли

До открытия радиоактивности ученые могли устанавливать только последовательность событий на Земле. Эта наука называется относительной геохронологией.

Радиологические методы позволяют установить абсолютную геохронологию Земли. Радиоактивные элементы распадаются и образуют ряд промежуточных элементов, превращаясь в устойчивые элементы. Например, конечным продуктом распада урана является свинец. Процесс распада происходит с постоянной скоростью в любых условиях. Через одинаковое для данного элемента время распадается половина радиоактивного вещества. Если взять 1 кг урана, то половина его распадется через 4,5 млрд. лет. Каждый млн. лет из грамма урана образуется около 0,1 грамма свинца. Следовательно, установить, сколько содержится в какой-либо породе урана и свинца, можно определить возраст этой породы с момента ее образования. Для определения возраста более молодых образований пользуются периодом полураспада изотопа углерода С14, который равен 6тыс. лет. Этот изотоп накапливается в растениях и животных в течение их жизни. При отмирании организмов начинается распад С 14,по которому определяют возраст останков.

Методы относительной геохронологии также широко используются. Например, по последовательности накопления слоев (стратиграфический метод), по сходству горных пород (литалогический метод) по органическим остаткам (палеонтологический метод (от греч. палеос – древний, онтос – сущее)).

Стратиграфический метод позволит определить взаимоотношение между различными пластами осадочных пород, вышележащие пласты моложе, чем нижележащие.

При палеонтологическом методе исходят из того, что определенные животные и растения приурочены только к определенным слоям и отсутствуют в других. Для каждого пласта выделяют руководящие ископаемые – остатки существ, живших в определенное время на обширных площадях и быстро эволюционизировавших, т.е. изменявших свое строение.

Историю Земли принято подразделять на два этапа: космогонический и геологический. Первый длился 2 -3 млрд. лет, в течение которых Земля формировалась из космической пыли как планета. Геологический возраст продолжается около четырех млрд. лет, с тех пор как Земля стала планетой. Историческая геология изучает изменение Земли после образования коры до настоящего времени.

Геологический этап подразделяется на два эона – самых крупных периода времени в геохронологической таблице. Эта криптозойский (т. е. скрытой жизни) – время распространения бактерий, водорослей. Эон фанерозойский (т. е. явной жизни) – это время распространения разнообразных живых существ. Геологический этап подразделяют на пять эр на основании определения относительного возраста пород и залегающих в них останков древних растений и животных. Эры подразделяются на периоды, эпохи, века. Название эр отвечает главнейшим этапам развития животного и растительного мира. Выделяют эры: архейскую (от греч. архаиос – древний), протерозойскую (от греч. протерос – более ранний и зоо – жизнь), палеозойскую (от греч. палеос – древний), мезозойскую (от греч. мезос – средний) и кайнозойскую (от греч. каинос – новый). Эры делятся на периоды. Название геологических периодов были даны по тем районам земного шара, где они впервые были изучены. Например, пермь – по названию Пермской губернии; юра – по названию гор в Альпах.

1. Рельеф как результат взаимодействия внутренних и внешних процессов

Рельеф земной поверхности – это совокупность неровностей, которые образуются в результате длительного воздействия на земную поверхность внутренних и внешних сил.

Факторами рельефообразования являются:

1.Сила тяжести (при гравитационном сжатии выделяется энергия, которая может расходоваться на образование рельефа).

2.Космическое воздействие Солнца, Луны, метеоритов.

3.Процессы радиоактивного распада, сопровождающиеся выделением энергии.

4.Химические процессы в глубине земной коры.

5.Ротационные причины, т.е. планетарные, связанные с движением Земли вокруг своей оси.

Процессы, изменяющие поверхность Земли делятся на внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные).

2.Внутренние процессы, изменяющие поверхность Земли

В результате действия эндогенных процессов формируются наиболее крупные рельефные образования (материковые впадины, равнины, горные системы). Перестройка земной коры, ее опускание и поднятие называется тектоническим движениями. Тектонические движения подразделяются на:

1.колебательные;

2.складкообразовательные;

3.разрывные;

Колебательные движения охватывают большие площади, но совершаются очень медленно (несколько мм или см в год). За счет этих движений изменяются очертания континентов. Лучше всего эти движения видны на берегах морей и океанов. Наблюдениями установлено, что область Ботнического залива поднимается со скоростью 2 см в год или 2 м в столетие. При поднятии происходит регрессия, т.е. отступление моря, при опускании – трансгрессия – наступление моря.

Складкообразные движения – это сжатие горизонтально лежащих пластов горных пород. Такие движения создают горы. Если пласты горных пород эластичны, происходит перемещение, и образуются складки. Важнейшие формы перемещений – синклинали (когда изгиб направлен вниз) и антиклинали (изгиб направлен вверх). Синклинали и антиклинали вместе образуют складку. Складки бывают различные по форме: прямые, наклонные, лежачие и др. Примером складчатых гор являются Альпы, Гималаи и др.

Разрывные движения горных пород наблюдаются там, где действующие силы превышают прочность пород в земной коре. При этом смещения горных пород образуют сбросы и взбросы

сброс взброс

Если участок земной поверхности остается на прежнем уровне или поднимается, а соседние участки опускаются, образовавшиеся возвышения называют горстом.

Горст

Грабен – опустившийся по разломам участок.

грабен

В грабенах часто располагаются озера (Байкал, Танганьика).

Устойчивость земной поверхности не везде одинакова, есть подвижные и устойчивые участки.

Геосинклинали – подвижные участки земной коры. Мощность слоя осадочных пород в этих областях велика из-за прогибания земной коры. На большой глубине породы горячи и пластичны, поэтому при горообразовательных процессах возникают складчатые горы.

Геосинклиналь переживает несколько этапов развития:

1. Стадия заложения – на дне моря или океана после прогибания начинают накапливаться осадки.

2. Стадия накопления осадков.

3. Стадия складчатости, когда в результате давления возникают горы.

4. Стадия разрушения гор.

Геосинклинали неоднократно исчезали и возникали на старом или новом месте. Они существуют и сейчас, например в Средиземноморье.

Платформа – устойчивый участок земной коры с ненарушенным напластованием. Платформы имеют 2 слоя: нижний – фундамент (смятые в складки древние породы) и верхний (более поздние осадочные породы). Первоначально на месте платформ были геосинклинали. Возраст платформы отсчитывается от момента складчатости.

Те участки платформы, в пределах которых складчатые образования выходят на дневную поверхность, называют щитами (Балтийский, Украинский и др.)

Структурными основными элементами земной коры являются платформы со щитами, геосинклиналями, океаническими впадинами.

Горообразовательные процессы то затихали, то активизировались. Установлены 4 основные складчатости: допалеозойская, каледонская, герцинская и альпийская. Горы допалеозойской складчатости разрушены и выровнены. На их месте возникли древние платформы – основания современных материков.

Каледонская складчатость происходила в палеозое, в кембрийском, ордовикском и силурийском периодах. Сейчас эти горы сильно разрушены (Алтае-Саянская горная страна). Герцинская складчатость происходила в позднем палеозое, она создала горы средней Европы, Южные Аппалачи, Урал и др. Альпийская складчатость началась в палеогене и продолжается сейчас. Она создала молодые горы: Альпы, Гималаи, Анды и др.

Со складкообразовательными и разрывными движениями связаны землетрясения. Место, где зародилось землетрясение, называется гипоцентром. Чем глубже гипоцентр, тем больший район охватывает землетрясение. На поверхности Земли над гипоцентром располагается эпицентр с наибольшей силой землетрясения. Землетрясения приводят к деформации земной коры.

На большой глубине в земной коре высокая температура, породы расплавляются, образуя магму и газы. Магма увеличивается в объеме, давление возрастает, она заполняет трещины, вырывается на поверхность. Происходит извержение лавы, газов, вулканического пепла, бомб, камней, песка. Эти породы образуют горы в виде конусов. В центре конуса находится жерло – канал, по которому выливается лава. Жерло заканчивается воронкообразным расширением – кратером. Сейчас на Земле около 624 действующих вулканов. Вулканы в основном находятся в геосинклинальных областях.

17. Виды выветривания.

Внешние процессы, изменяющие поверхность Земли. Экзогенные процессы вызываются энергией Солнца, работой воды, ледников, ветра, действием живых организмов, химическими процессами, которые направлены на преобразование и образование горных пород. Экзогенные процессы приводят к небольшим изменениям рельефа. Совокупность процессов, происходящих под воздействием воздуха, воды, льда, колебания температуры, жизнедеятельности животных, растений, человека и проводящих к разрушению горных пород, называют выветриванием.

Различают:

1.физическое выветривание (под воздействием резких изменений температуры).

2.химические (при участии воды, в которой растворены газы, соли, кислоты).

3.органическое (комплекс химических и физических процессов, происходящих под воздействием организмов: бактерий, растений, животных).

В каждой климатической зоне их вклад в разрушение горных пород различен. Процесс выветривания ведет к образованию осадочных пород: элювия (продуктов, оставшихся на месте разрушения пород) и делювия (продуктов, перемещенных с места разрушения). Ветер разрушает, переносит и откладывает твердые частицы. В местах выдувания местность понижается, при ослаблении ветра частицы оседают, образуются холмы (дюны, барханы).

Работа снега особенно выражена в горах. При обвалах он захватывает камни, лавина разрушает горы. Твердый материал накапливается внизу, выравнивая межгорные впадины.

Работа льда. Различают ледники материковые (Гренландия, Новая Земля) и горные. В четвертичном периоде территория Европы и Азии была покрыта ледником до Альп и Карпат. Ледники при движении сглаживают неровности, передвигают за собой обломочный материал - марену. После таяния льдов этот материал образует краевую марену. Ледники образуют долины выпахивания с вогнутым дном. Под ложем ледника формируются почти идеальные равнины. По трещинам ледника движется водный поток, он сортирует марену. После таяния на месте трещин остаются озы – валы, длинные гряды. Они есть в Злынковском районе Брянской области. Камы – холмы из несортированной марены на месте ледниковых озер. При таянии ледника образуются потоки – флювиогляциальные – водно-ледниковые. Они образуют равнинные поля из гравия и песка (зандровские поля). Они есть в Полесье, на Клетнянской равнине, Мещерской низменности.

Работа текучих вод включает разрушение (эрозию), перенос (транзит) и отложение (аккумуляцию).

Эрозию производит вода, прокладывая себе путь к морям. Интенсивность эрозии зависит от скорости течения и массы воды. Текучая вода отрывает от дна и берегов частицы и уносит их, происходит углубление и расширение русла. Если сила потока недостаточна, происходит перенос, а при меньшей силе – аккумуляция материала. В верхнем течении рек преобладает эрозия, в среднем – перенос, в нижнем – аккумуляция.

В твердых породах быстрые потоки образуют ущелья: теснины и каньоны. Предел глубины врезания потока в грунт (базис эрозии) не может быть ниже поверхности водоема, к которому стремится поток. Глубинная эрозия всегда идет вспять, т.е. от устья вверх к водоразделу.

Боковая эрозия - на изгибах русла благодаря инерции и центробежной силе вода подмывает берег, образуется меандр. Противоположный берег при этом намывается. Так образуется озеро – старица.

Перенос частиц породы текучей водой происходит не только в речном русле, но и на плоскости – плоскостная эрозия. При этом образуются овраги – отрицательная форма флювиального рельефа, представляющего собой линейно-вытянутую растущую рытвину с крутыми незадернованными склонами. Овраг растет вспять, вверх.

Овраги, в которых прекратилась эрозия и заросли склоны, называются балками.

Аккумуляция. Текучая вода сортирует отложения. При быстром течении оседают и крупные частицы, а при замедлении – мелкие. Отложения постоянных и временных водных потоков, состоящие из обломочного материала, называются аллювием (наносом). В устьях рек отложения наносов приводят к образованию дельт.

Работа подземных вод приводит к оползням, суффозионным и карстовым процессам. Оползни образуются на склонах неровностей, там, где водоупорный пласт имеет наклон, по которому текут грунтовые воды. Вышележащие слои скользят по водоупорному пласту.

В результате движения грунтовых вод возникают просадочные (суффозионные) формы рельефа. На рыхлых покровных породах воды стекают в понижение, просачиваются, унося растворенные соли и мелкие частицы.

В местах распространения водонепроницаемых, но легкорастворимых пород (известняк, доломит, мел и др.) происходят карстовые процессы. Термин происходит от названия плато Карст на побережье Адриатического моря, где эти явления выражены наиболее типично. Различают открытый карст, проявляющийся на поверхности в виде борозд (карр). В толще пород образуются туннели, гроты, пещеры, воронки, колодцы.

15. Формы рельефа Земли.

Площадь поверхности земного шара на 71% занята океаном, 29% - сушей. Суша сосредоточена преимущественно в Северном полушарии. В связи с преобладанием водной площади климат Южного полушария более равномерный. Мировой океан подразделяется на пять океанов. Рельеф дна Мирового океана состоит из трех ступеней:

Материковая отмель, или шельф, или литораль – мелководная часть с глубинами от 0 до 200 м. ширина отмели от нескольких до многих сотен км. Материковый или береговой склон, или батиаль – область глубин от 200 до 2500 м. Ложе океана, или абиссаль, - основная часть океан со средней глубиной 4000 м и максимальной до 7000 м. Желоба – наибольшие глубины, превышающие 6000 м, и находится у материков. Серединные подводные хребты тянутся по дну океана.

Суша состоит из отдельных материков или континентов. Материк – естественно монолитная геологическая часть суши.

Основными элементами рельефа суши являются горы и равнины.

Горой называется возвышение, имеющее вершинную точку, склоны, подошвенную линию, поднимающуюся над местностью более 200 м; возвышение до 200 м называется холмом.

Горный хребет представляет линейно вытянутую форму рельефа, имеющую четко выраженный гребень и склоны. Обширный участок земной поверхности, состоящий из горных хребтов и высоких равнин, называется нагорьем. По высоте горы делятся на высочайшие и высокие (выше 2000 м над уровнем моря), средние (до 800 до 2000 м) и низкие (не выше 800 м).

Плосковершинные и ограниченные уступами обширные участки суши называется плоскогорьями. По происхождению горы бывают эрозионные, вулканические и тектонические.

Равнины – обширные участки суши с ровной или слабоволнистой, обычно слегка наклоненной поверхностью. По происхождения выделяют три типа равнин: морское плато, аллювиальные равнины (в результате деятельности рек), озерные равнины.

34. Понятие о гидросфере. Свойства и происхождение воды

Вода – самый распространенный на Земле минерал. Она образует одну из оболочек Земли – гидросферу.

Гидросфера – это водная оболочка Земли, которая включает в себя химически не связанную воду: Мировой океан, воды суши, ледники, подземные воды. Общий объем гидросферы равен 1,5 млрд. км³. Главная масса воды сосредоточена в океанах (≈94%). Пресной воды на Земле лишь 2% от общей массы.

Вода обладает уникальными свойствами:

1. Вода – единственный минерал, существующий в естественных условиях в твердом, жидком и газообразном состоянии. Переход состояний обеспечивает круговорот воды в природе.

2. Изотопный состав воды многообразен. В состав молекулы воды могут входить различные изотопы водорода и кислорода. Например, если в молекуле воды содержится изотоп водорода дейтерий, такую воду называют тяжелой.

3. Вода – самое теплоемкое тело на Земле. Поэтому очень высока ее теплота плавления и испарения. Это аккумулятор тепла на Земле, т.к. влажные массы воздуха, поступив на более холодную территорию, выделяют большое количество тепла за счет перехода воды из газообразного состояния в жидкое или твердое. При испарении воды происходит обратный процесс – поглощение тепла.

4. При понижении температуры от +4°С до 0⁰С вода увеличивает свой объем, вот почему разрушаются скалы, в трещинах которых замерзла вода.

За счет изменения плотности воды с изменением температуры происходит и дыхание водоемов. Осенью при падении температуры воды ниже 4⁰С плотность верхнего слоя воды, обогащенного кислородом, возрастает, он опускается на дно, водоем делает вдох. Весной – такая холодная вода опускается на дно, а накопивший углекислый газ придонный слой поднимается – водоем делает выдох. Этот газообмен необходим для живых организмов водоема.

1.Вода обладает самым высоким после ртути поверхностным натяжением и смачиванием. С этим связана циркуляция воды в почве, движение соков в растениях, кровообращение у животных.

2.Вода – универсальный растворитель и легко реагирует со многими веществами.

3.Вода обладает магнитными свойствами, т.к. ее молекула – диполь. С этим связана биологическая активность талой воды, «живой» воды, получаемой в специальных аппаратах. Молекулы в такой воде расположены упорядоченно, она заряжена, лучше усваивается живыми организмами и стимулирует их жизнедеятельность. Яркий пример, подтверждающий это явление – любовь детей к сосулькам. Магнитное поле Земли влияет на направление морских течений. Кроме того, вода текуча, прозрачна, у нее нет запаха и цвета.

Образование воды на Земле связано с образованием и эволюцией планеты. Существует гипотеза о том, что первоначально вода находилась в связанном состоянии в веществе газово-пылевого облака. После образования планеты вода высвободилась в самостоятельную фазу. Первоначальный раствор изменился под воздействием биосферы. Испарение с поверхности океана и конденсация паров привели к образованию пресных водоемов. Подтверждением этой теории является сходство состава продуктов извержения вулканов и состава океанических вод. Формирование вод океанов происходило путем дегазации вулканических извержений. Первоначальный раствор изменялся под воздействием биосферы.

В верхних слоях атмосферы происходит диссипация – процесс потери воды. Существует гипотеза о том, что через миллионы лет Земля потеряет воду.

2. Круговорот воды на Земле

Единый процесс обмена вод называют круговоротом воды, охватывающим гидросферу, атмосферу, литосферу и биосферу.

Движущими силами круговорота воды является тепловая энергия Солнца и сила тяжести.

В круговороте воды выделяют три звена: атмосферное, океанское, материковое.

Атмосферное звено представляет собой перенос влаги при движении воздуха и образовании осадков. Из атмосферы выпадают осадки в течение года: на сушу 720 мм, на океан 1140 мм. Вода в атмосфере сменяется за 8 суток.

Океанское звено характеризуется испарением воды, которая конденсируется в атмосфере и выпадает в виде осадков. Вся вода в океане сменяется каждые 63 года.

Материковое звено включает воды суши, ледники, подземные воды. Наиболее подвижны речные воды, вода в них сменяется через 10 – 12 лет.

Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяных паров в атмосфере и выпадение атмосферных осадков на океан образует малый круговорот.

Другая часть водяных паров перемещается с воздушными массами на материки, где образуются и выпадают осадки. Атмосферные осадки, выпавшие над сушей, частично испаряются, и вновь поступают в атмосферу. Часть их фильтруется в грунт, образуют подземные воды и реки. Из части вод на суше формируется речной сток. Реки и подземные воды, имея уклон, стекают в сторону океана, завершают большой круговорот вод земного шара. В этом круговороте участвует океан, атмосфера и воды суши.

В круговороте ежегодно участвует около 52000 км³ или 0,03% общего объема воды. Отсюда следует, что воды обновляются за 3 тыс. лет. Из этого становится ясно, почему такую остроту приобретает проблема охраны вод Мирового океана.

Велик и хозяйственный круговорот воды. Вода нужна человеку для питья, в быту, на производстве. Человеку необходимо до 3 л питьевой воды в сутки. На санитарные нужды житель Москвы расходует 600 л воды, житель Брянска – 120 л воды в сутки. Для выплавки 1 т чугуна нужно 300 т воды; для производства 1 кг синтетического волокна – 5 т воды. Чтобы вырастить 1 кг зерна, на орошение пшеницы нужно израсходовать 100 кг воды.

Таким образом, вся жизнь человека и развитие цивилизации связано с водой.

35. Мировой океан, его части. Свойства морской воды

Под Мировым океаном понимают огромные водные пространства, покрывающие непрерывной оболочкой значительную часть земного шара.

Мировой океан делится на 4 основных части: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Границами между ними служат материки и меридианы крайних точек этих материков.

Море – более или менее обособленная часть океана, отличающаяся от соседних по физическим, химическим, биологическим особенностям, рельефу дна, характеру течений и приливов.

Различают несколько типов морей:

Средиземные (расположенные в геосинклинальных областях между материками (Средиземное, Красное моря));

Внутренние (лежащие внутри материков (Балтийское, Черное));

Открытое (Баренцево, Карское);

Полузамкнутые (Северное);

Межостровные (Японское).

Между рельефом суши и рельефом морского дна есть сходства. А морском дне есть равнины, высокие плоскогорья и горные страны, но рельеф дна беднее, чем рельеф суши.

Моря образуют заливы и проливы.

Залив – более или менее обособленная часть океана, мало отличающаяся от окружающих водных пространств (Персидский, Гудзонов заливы).

Пролив – сравнительно узкая часть моря или океана, разделяющая материки или острова (Ла-Манш, Магелланов проливы).

Морская вода является газово-солевым (содержащим 44 химических элемента) веществом. Соотношение солей в морской воде постоянно, оно регулируется жизнедеятельность морских организмов.

Соленость морской воды измеряют в пропиле (1 пропиле = 1/1000 часть). Средняя соленость Мирового океана составляет 35 пропиле, т.е. в 1 л воды растворено 35 г соли. Наибольшая соленость отмечается в тропиках, где велико испарение, а приток воды небольшой. Меньшая соленость – на экваторе (из-за большого количества осадков), и в умеренных широтах (из-за малой испаряемости).

Соленость влияет на другие физические свойства воды (плотность, электропроводность, скорость звука, температура льдообразования).

Прозрачность морской воды – это глубина проникновения солнечного свет в воду. Относительная прозрачность – это глубина на которой перестает быть виден белый диск диаметром 30 см (диск Секки).

Прозрачность зависит от поглощения и рассеяния света, содержания взвешенных частиц. Совокупное действие этих факторов обусловливает цвет морской воды. Поток рассеянного света вызывает голубой или синий цвет – собственный цвет чистой воды. Наиболее прозрачное море – Саргассово, диск виден н6а глубине 30 м, вода синего цвета. При прозрачности 8-9 м цвет морской воды зеленый, при прозрачности 2 м и менее цвет желтоватый.

Температура морской воды у поверхности приблизительно соответствует широте местности. В жарком поясе на поверхности океанов она повышается к западу, а в умеренном – к востоку. Температура на поверхности воды зависит от климата, времени года и суток. На глубине свыше 3 -4 тыс. м во всех морях температура около 2⁰C. При этой температуре морская вода имеет наибольшую плотность. Температура воды также определяется морским течением.

36. Течение Мирового океана

Морские течения – горизонтальные перемещения воды на большие расстояния, со скоростью от 5 см до 4 м/с. Течения возникают по разным причинам.

Ветровые (дрейфовые) – под действием устойчивого ветра. Северо-восточный пассат образует Северное пассатное течение. Т.к. между пассатами Северного и Южного полушарий имеется экваториальная зона штиля, то по ней в сторону, противоположную дрейфовым пассатным течениям, образуется Экваториальное противотечение.

Под пассатным течением на глубине 100 – 400 м идут подповерхностные противотечения. В умеренных широтах западные ветры создают западные течения. В Южном полушарии находится течение Западный дрейф. В Северном полушарии развитию западного течения мешают материки. Муссоны формируют течения северной части Индийского океана и другие течения.

В районе ветра течения называют «вынужденными», за его пределами – «свободными».

Постоянный ветер приводит в движение сначала верхний слой воды, затем более глубокий слой глубиной до 200 – 300 м. Направление ветра и созданное им течение не совсем совпадают. Скорость течения убывает с глубиной, а направление течения под влиянием вращения Земли отклоняется и на некоторой глубине оказывается противоположным поверхностному. Т.о. направление дрейфового течения отклоняется под действием силы Кориолиса на 45⁰ вправо от направления ветра в северном полушарии в умеренных и высоких широтах.

Компенсационные – возмещают убыль воды в какой-либо части океана, которая вызвана устойчивым ветром с суши на море. Например, Калифорнийское течение.

Стоковые течения – вызваны наклонами уровня моря из-за стока речных вод, сильного испарения, выпадения атмосферных осадков или другими причинами. Например, течение в Бенгальском заливе.

Плотностные течения – образуются между морями с различной плотностью воды. Например, из Азовского моря более пресная вода устремляется в Черное море, близко к поверхности воды, глубже идет соленая вода из Черного моря в Азовское.

По физико-химическим свойствам воды течения подразделяются на теплые, холодные, соленые и опресненные.

Течения имеют большое значение. Они влияют на климат. Гольфстрим обусловливает незамерзание портов Европы, делает ее климат более влажным и мягким. Холодные течения у побережий служат причиной засушливого климата, формируя пустыни.

38. Подземные воды. Источники

Подземными называются воды, находящиеся в толщах горных пород земной коры. Глубина скопления капельно-жидкой воды в земной коре не превосходит 10 км, т.к. ниже из-за высокой температурыона испаряется.

По происхождению подземные воды бывают: инфильтрационными - они образуются при просачивании воды с поверхности Земли и конденсации паров воздуха в грунте - ювенильные - образуются при конденсации паров магмы. Подземные воды могут образовываться и смешанным путем.

Виды подземных вод различны.

Верхний слой подземных вод называется грунтовым; Это атмосферная влага, просачивающаяся через почву до водонепроницаемого горизонта. Существование и режим грунтовых вод связаны с такими свойствами грунта, как пористость, влагоемкость, капиллярность и водопроницаемость.

Пористость - это отношение пустот к объему сухого грунта, которое выражается в процентах. Наибольшая пористость у торфяного грунта - 80%, у глины -45 %.

Влагоемкость - это способность породы удерживать в себе большее или меньшее количество воды. Наибольшей влагоемкостью обладают рыхлые породы (торф).

Капиллярность грунта характеризуется способностью воды подниматься в порах породы. Чем тоньше
капилляр выше поднимается в них вода, в глинах капиллярное поднятие измеряется метрами, в
крупнозернистых песках - сантиметрами.

Водопроницаемость - способность грунтов пропускать воду. В просветах между частичками глин вода почти не циркулирует, глины практически водонепроницаемы, или водоупорны.

Грунтовые воды подразделяются на ряд форм:

Гигроскопическая вода прочно удерживается частицами грунта, недоступна для растений.

Пленочная вода - располагается на частицах грунта поверх гигроскопической, она подвижна, доступна для растений.

- Капиллярная вода - подвижна, легко усваивается растениями.

- Гравитационная вода - под действиями силы тяжести свободно движется вниз.

- Парообразная вода занимает поры, свободные от жидкой воды.

Поверхность воды в колодцах показывает зеркало грунтовых воду Уровень грунтовых вод имеет уклон в сторону понижений рельефа.

Ниже первого водоупорного горизонта располагаются межпластовые воды.

Они подразделяются на два типа: ненапорные и напорные - (артезианские). Те и другие питаются от атмосферных осадков. Напорные воды образуются в определенных геологических условиях, называемых артезианскими бассейнами.

В Брянской области - три основных горизонта глубоких подземных вод. Первый - находится в мелах и мергелях меловой системы, второй - в песках меловой системы, а третий, самый глубокий - в песках девонской системы.

Естественные выходы подземных вод на поверхность называют источниками (родниками, ключами). Источники по характеру излияния подразделяются на восходящие и нисходящие. Нисходящие образуются при выходе водоносного горизонта на поверхность. Восходящие образуются там, где водоносный слой сменяется водоупорным и по нему вода поднимается на поверхность. По температуре воды источников делятся на обычные, температура которых близка среднегодовой температуре данной местности; холодные, с 1; ниже I грунта, - питаются водам и тающих снегов и льдов; теплые, с 1; выше I грунта, - встречаются в частности, в районах вулканической деятельности.

Подземные воды, циркулируя в горных породах, растворяют различные вещества. Минеральная вода - вода, содержащая в большом количестве растворенные соли, минералы или газы. Минеральные воды используются в лечебных делах. Есть такие воды и в Брянской области: в Жуковском районе, минерализация Свенской минеральной воды составляет 1,4 грамма на литр, Клинцовские воды содержат от 5 до 45 граммов на литр. Видео Родник Белый Колодец вытекает из левого склона балко-оврага Нижний Судок в г. Брянске, на высоте 18 м над р. Десной из песков с вкраплениями фосфоритов, сформированных в меловом периоде. Выше залегает мел, ниже - тёмные пески и глины. Расход воды 4 л/с. Вода содержит мало минеральных включений.

39. Реки

Река - естественный водный поток, протекающий в сформированном им русле. Каждая река имеет исток, русло и устье.

Исток (начало реки) - место, с которого появляется постоянное течение воды в русле. Например, исток Десны - на Смоленско-Московской гряде, у города Ельня.

Устье - реки - место ее впадения в море, озеро или другую реку. Десна впадает в Днепр у Киева.

Углубление, в котором располагается русло, или ложе реки, называется речной долиной.

Часть долины, которая заполняется в половодье - поймой.

К юго-западу от Брянска ширина Деснянской поймы достигает 4-6 км. Пойма сложена аллювием - различными речными отложениями (песком, глиной, илом). Площадки в долинах рек с горизонтальной слабонаклонной поверхностью, ограниченные уступами, называются террасами. Это остатки древней поймы от того времени, когда река текла на более высоком уровне. Граница между берегом и водой называется урезом.

Река вместе со своими притоками составляет речную систему. Площадь, с которой речная система собирает воду, называется бассейном реки, а границы между отдельными бассейнами - водоразделами. Почти все реки Брянщины относятся к бассейну Днепра. В севера - восточной части Брянского района проходит линия Волго-Днепровского водораздела, где расположены истоки рек бассейна Оки: Рессеты, Вытебети, Лубны и Цона.

Продольный профиль реки - линия русла в направлении от истока к устью. Он отражает уклон дна. Разность высот поверхности воды у истока и устья или в концах какого-либо её отрезка называется падением реки. Падение Десны 4см на 1 км. Величина падения реки, деленная на ее длину, есть уклон.

Поперечное сечение русла, заполненное водой, называется живым сечением рек Количество воды, протекающее через данное живое сечение реки в единицу времени, называется расходом воды. Обычно за единицу объема воды берут кубический метр, за единицу времени - секунду. Расход равен площади живого сечения реки, умноженной на среднюю скорость течения.

Расход воды изменяется в течение года. У большинства рек России, в том числе' у Десны, самый большой расход воды наблюдается во время_ весеннего половодья, самый малый - летом и зимой подо льдом. Среднегодовой расход воды Десны - 170 м³/сек, а Енисея - 19600 м³/сек, или 330 ж. д. цистерн - 5 поездов. Количество воды, протекающее через данное живое сечение потока за длительное время, называется стоком. Величину стока можно посчитать за сутки, за сезон и за год.

Речной режим формируется под воздействием климата и других факторов. Главные элементы режима: уровень воды, сток воды, твердый сток (сток твердых частиц). Эти элементы изменяются в течении года, т.к. изменяется питание реки. Питание рек бывает поверхностным (дождевым, снеговым, ледниковым), подземным (за счет грунтовых вод) и смешанным (и то и другое). Так питаются и реки Брянщины - на 55 %, снеговое и дождевое, на 23 % грунтовое, на 22 % - приток из рек соседних областей.

В умеренном климате, где в питании важную роль играют талые снеговые воды, выделяются четыре фазы режима рек: весеннее половодье, летняя межень, осенние паводки и зимняя межень.

Половодье - ежегодно повторяющееся в один и тот же сезон относительно длительное и значительное увеличение объема воды, сопровождающееся подъемом уровня. Оно вызывается весенним таянием снегов на равнинах, летним таянием снега и льда в горах, обильными дождями. Сток некоторых рек за время половодья составляет до 90%, Десны – 47%.

Межень – наиболле низкий уровень воды в реке в сезоны с преобладанием подземного питания. Летняя межень наступает в результате высокой инфильтрационной способности почв и сильного испарения, зимняя - в результате отсутствия, поверхностного питания. Летом Десна расходует всего 19 % годового стока.

Паводки - кратковременные и непериодические подъемы уровня воды в реке, вызываемые поступлением дождевых и талых вод, попускам и воды из водохранилищ.

На практических занятиях полевой практике мы подробнее познакомимся с реками Брянской области. Реки области загрязнены орг. соедин., азотом, железом. Эффективность очистки стоков всего 2,4 %.

40. Озера

Озеро - впадина на поверхности суши, заполненная водой, не имеющая непосредственной связи с Мировым океаном. По происхождению водной массы озёра делятся на материковые, т. е. образовавшиеся за счёт атмосферных осадков, и реликтовых, или остаточные - бывшие некогда частью океана.

По происхождению озерных котловин различают:

- тектонические озера - котловины земной коре (Байкал, самое глубокое 1642 м., самое большое - Каспийское - 372 000 км²)

- вулканические - кратеры или кальдеры (Кроноцкое)

- ледниковые (Селигер);

- запрудные - возникают при подпруживании долин горными обвалами (Сарезское на Памире);

- пойменные - формируются при изменении русла рек, озера - старицы, например Бечена в Брянской области;

- карстовые - при вымывании и выносе растворимых пород (озеро Святое у ж/д. станции Ржаница);

- термокарстовые - при протаивании мерзлых пород (мелкие озёра Якутии).

- суффозионные - при просадке грунта в результате механического и химического выветривания (юго-западная Сибирь).

- органогенные - возникают на сфагновых болотах и на коралловых островах.

Озера питаются за счет подземных вод, атмосферных осадков и впадающих в них рек. Расходуется озерная вода на испарение. Если приход воды превосходит испарение, то возникает речной сток. В зависимости от баланса озера могут быть сточными, бессточными и с промежуточным стоком. Сточные озера, принимающие реки, называют проточными.

Замкнутые озера не имеют речного стока и притока, питаются дождевыми, талыми или грунтовыми водами.

По количеству солей озера делятся на пресные, солоноватые и соленые. Граница между пресными и солоноватыми - 1 %о (1 -промилле). Солёность солёных озёр более 24,7 %. При большой концентрации из-за испарения или охлаждения выпадают в осадок, такие озера называются самосадочными. (Эльтон, Баскунчак).

Дата добавления: 2015-10-21