Геосфера как биологическая оболочка Земли
Продовольственные запасы Мирового океана огромны. Здесь обитает 150 тыс. видов гидробионтов с общей массой приблизительно 30 млрд т. Масса водорослей составляет 1,7 млрд т, но они ежедневно производят почти в 10 раз больше органически веществ, чем остальные гидробионты, т. к. биологическая активность их превышает таковую других видов приблизительно в 200 раз.
Атмосфера Земли - это ее газовая (воздушная) оболочка, распространяющаяся до высот более 100 км. Атмосфера вращается вместе с Землей. У поверхности Земли современная атмосфера состоит в основном из азота (78,1%) и кислорода (21%). Давление и плотность воздуха с высотой убывают. На высоте 20-25 км находится слой озона, предохраняющий живые организмы на Земле от вредного для коротковолнового излучения. В атмосфере часто выделяют 5 слоев: тропосфера (достигает на экваторе толщины 16-18 км), стратосфера (доходит до 55 км), мезосфера (достигает высоты 80 км, у верхней границы температура 80-90 ˚С), ионосфера (расположена до высоты 800 км, оказывает значительное влияние на распространение радиоволн), экзосфера (простирается от ионосферы до 2000-3000 км, эффективная температура порядка 2000 ˚С). Для атмосферы Земли характерен так называемый парниковый эффект, обуславливаемый поглощением молекулами H2O, CO2 и O3 теплового излучения нагретого солнечными лучами поверхности планеты. Техногенная деятельность человека резко увеличила в атмосфере содержание углекислого газа CO2, в этой связи парниковый эффект представляет опасность для здоровья людей.
Воздух в атмосфере загрязнен: даже над открытым морем в 1 см3 содержится более 1000 пылинок. В атмосферу с земной поверхности непрерывным потоком поступают всевозможные примеси, порождаемые геохимическими и биологическими процессами, а также человеческой деятельностью. Прежде чем вернуться на Землю, в почву или воды, эти вещества вместе с потоками воздуха странствуют в атмосфере, участвуя в микрохимических и микрофизических процессах.
Магнитосфера Земли простирается на десятки и даже сотни тысяч километров. Состояние магнитосферы определяется взаимодействием магнитного поля Земли с потоками космических, особенно высокоэнергетических, частиц. Конфигурация силовых линий магнитного поля Земли такова, что движущиеся по ним частицы попадают в так называемые ловушки, курсируя от Северного полушария в Южное и обратно. Магнитные ловушки подобно озоновому слою защищают живые организмы Земли от вредных для них излучений. К сожалению, техническая деятельность человечества не только разрушает не только озоновый слой, но и магнитные ловушки. Проблемы с озоновым слоем стали предельно актуальными уже в наши дни. Проблемы с магнитными ловушками ожидают человечество в будущем, возможно весьма недалеком.
Магнитные явления, наблюдаемые на земной поверхности, в атмосфере и космосе, дают основание считать Землю огромным магнитом с двумя четко выраженными магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в Северной Америке на полуострове Ботия (70˚5'3'' северной широты и 96˚45'3'' западной долготы). Южный магнитный полюс находится в Антарктиде на станции Восток (75˚6' южной широты и 154˚8' восточной долготы). Линии магнитных сил образуют магнитные меридианы, которые не совпадают с географическими. В действии магнитных сил встречаются аномалии, которые иногда имеют распространение на тысячи километров. Имеют место и магнитные бури, благодаря которым возникают серьезные радиопомехи, вплоть до прекращения связи. Установлено, что магнитные бури тесно связаны с полярными сияниями и имеют 11-летнюю периодичность, совпадающую с 11-летней периодичностью возникновения солнечных пятен. Магнитное поле Земли имеет яркую историю, его изучает палеомагнетизм. Этой наукой были установлены два важнейших факта: 1) полярность магнитного поля Земли несколько раз менялась на протяжении истории ее развития; 2) расположение континентов относительно магнитных полюсов радикально менялось, подчиняясь определенной системе. Эти факты означают не просто перемещение магнитных полюсов, но и то, что континенты меняют магнитную ориентацию относительно друг друга. Последнее является надежным доказательством дрейфа континентов.
4. Асимметричность процессов, протекающих в геосферах
Поверхность Земного шара и процессы, протекающие в его оболочках, обладают ярко выраженной асимметричностью, которую удобнее рассмотреть на ряде примеров.
1. Возьмем глобус, сделанный из мягкого материала (папье-маше, поролона), и будем протыкать его длинной спицей насквозь так, чтобы спица проходила через центр глобуса. Тогда если мы войдем в глобус та, где суша, то обязательно выйдем там, где море. То есть участки суши и участки моря симметричны относительно центра Земного шара. Следует отметить, что мелководные прибрежные зоны морей (шельфы) и глубоководные регионы Мирового океана будут симметричны относительно центра Земного шара. Особенно наглядны в этом смысле Арктика и Антарктика. В центре Арктики находится океан, покрытый в основном плавающим льдом, который к тому же активно перемещается в пределах Северного Ледовитого океана. Так, например, «папанинская четверка», высаженная в июне 1937 г. на Северном полюсе, в феврале 1938 г. оказалась в Гренландском море - этот путь проделала выбранная для дрейфа льдина.
2. Тепловой режим Северного и Южного полушарий асимметричен. Тепловой экватор, т.е. линия, соединяющая точки на Земном шаре, где наблюдается максимальная среднегодовая температура, смещены от географического экватора к северу в среднем на 10˚. Таким образом, северное полушарие более теплое, чем Южное. Действительно, в Северном полушарии самая низкая температура составляет -70˚С, а в Южном полушарии -90˚С. Кроме того, в Южном полушарии расположен абсолютный полюс ветров (в Антарктиде) и «ревущие сороковые» широты - зона постоянных бурь и ураганов.
Над Арктикой и Антарктикой Земля теряет большую часть своего уходящего в космос тепла. Арктика включает в себя окраины материков Евразии и Северной Америки и почти весь Северный Ледовитый океан со всеми его островами (кроме норвежских), а также прилегающие части Атлантического и Тихого океанов. Среднелетние температуры в Арктике не превышают 10˚С. Антарктида - самый высокий материк. Средняя высота его - 2040 км. Средняя толщина льда - более 1740 км. Только 2% площади материка свободно ото льда.