Физика окружающей среды - страница 27
Основой современной науки о взаимодействии человеческого общества и природы стало учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Центральной в нем является идея о сопоставимости человеческой деятельности с крупнейшими геологическими силами: «Человечество своим трудом и своим сознательным отношением к жизни перерабатывает земную оболочку – геологическую область жизни, биосферу. Труд и сознание человека переводят ее в новое геологическое состояние, «ноосферу».
Чтобы разобраться в действии природных сил в сочетания с антропогенной силой, сделаем краткий обзор строения Земли и процессов, происходящих в ее сферах.
Земля это шарообразное твердое тело (рис. 12) со сложной внешней и внутренней структурой на 3/4 покрытое водой, окруженное газообразной оболочкой – атмосферой и неоднородным магнитным полем – магнитосферой.
Рис. 12. Схема сечения земли и магнитосферы
1. Твердое ядро. 2. Жидкое ядро. 3. Мантия. 4. Материковые плиты. 5. Радиационный пояс. 6. Силовые линии магнитного поля.
Атмосферу на схеме показать невозможно, так как ее толщина в данном масштабе должна быть менее 0,1 мм.
Атмосфера, гидросфера и литосфера не изолированы друг от друга, они находятся в динамическом взаимодействии и в то же время испытывают влияние внешних сил: гравитационного поля Солнца, Луны и планет, солнечного и космического излучения, столкновений с космическими телами. На этом фоне, человек выглядит слишком ничтожным и слабым, чтобы вмешаться в действие этих гигантов и оказать свое влияние. Но это только на первый взгляд.
Физические явления в литосфере. Земная поверхность сформировалась под действием гравитационных и тектонических сил, воздействия воды, воздушных потоков и солнечной радиации. Процесс этот продолжается, и облик Земли периодичности оледенения, большая часть Европы, Канада, север азиатского материка через 20–25 тысяч лет покрываются слоем льда.
Рис. 13. Динамика плит
Суша занимает 1/4 часть поверхности Земли, остальное Мировой океан. Материки покоятся на гранитном основании, во многих местах покрытом осадочными породами, толщина которых в некоторых местах доходит до 10–15 км. Океанское дно подстилают базальты, и на них, как ни странно, отсутствуют осадочные отложения. Это свидетельствует о сравнительно недавнем происхождении современных океанов. На поверхности материков и дне океанских впадин расположены цепи горных образований, имеющих лишь внешнее сходство. Материковые горные цепи сложены, в основном, из осадочных пород и гранита, горные цепи океанов – базальтовые и разделены, как правило, долинами или рифтами. Эти факты послужили основанием для создания современной теории плит, согласно которой внешняя часть земной коры состоит из плит, перемещающихся по верхней части мантии, При перемещении края плит надвигаются друг на друга, происходит их деформация с образованием поднятий, как Кордильеры, и рифтовых зон, как Атлантическая и Тихоокеанская. Динамика движения плит показана на рис. 13., где: 1 – плиты, 2 – подвиг, 3 – рифтовая зона, 4 – верхняя мантия, 5 – нижняя мантия. Дно океана раздвигается под действием конвекционных потоков в мантии обусловленных теп лом, выделяющимся в недрах при радиоактивном распаде некоторых элементов, химических реакциях и действии некоторых других факторов. Предполагается, что основная часть тепла выделяется в земном ядре, температура которого коло 7000 °C. Температура земной коры повышается на 30 °C с каждым километром глубины, начиная с его поверхности. Подсчитаем мощность теплового потока достигающего поверхности и передаваемого атмосфере.