Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

География /

Лекции по естественной географии

Документ 1 | Документ 2 | Документ 3 | Документ 4 | Документ 5 | Документ 6

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 5 



Скачать реферат


МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

(Программа курса для магистров экологического факультета РУДН)

Планетарные геосферы и методы их исследования (сейсмоло-гия, гравиметрия, магнитометрия, геоэлектрика, геотермия).

Наша планета Земля по составу, состоянию слагающего вещества, физическим свойствам и протекающим в ней процессам неоднородна. Во-обще, неоднородность - это главное свойство и движущая сила всей Вселен-ной, в том числе и нашей планеты.

В направлении к центру Земли можно выделить следующие оболоч-ки, или, иначе говоря, геосферы: атмосферу, гидросферу, биосферу, земную кору, мантию и ядро. Иногда внутри твердой Земли выделяют литосферу, объединяющую земную кору и верхнюю мантию, астеносферу, или частично расплавленный слой в верхней мантии, и подастеносферную мантию. Ниже мы покажем, что последняя классификация верхних геосфер твердой Земли более обоснована при рассмотрении геодинамических процессов.

Три внешние оболочки (атмосфера, гидросфера и биосфера) имеют весьма непостоянные или даже неопределенные границы, но по сравнению с другими геосферами они наиболее доступны непосредственному наблюде-нию. Геосферы твердой Земли, за исключением самого верхнего слоя зем-ной коры, изучаются в основном косвенными, геофизическими методами, по-этому многие вопросы пока остаются нерешенными. Достаточно сравнить радиус Земли - 6370 км и глубину самой глубокой пробуренной скважины - менее 15 км, чтобы представить себе, как мало мы имеем непосредственной информации о составе вещества планеты.

Рассмотрим основные физические характеристики отдельных гео-сфер.

Атмосфера - сплошная газовая оболочка, мощность которой со-ставляет несколько десятков тысяч км. Ее плотность быстро уменьшается с высотой. Основная масса атмосферы - около 50% - сосредоточена в нижнем (5-км) слое, 90% находится в 16-км слое, а масса воздуха, находящегося выше 30 км, не превышает одного процента всей массы атмосферы.

Атмосфера представляет собой механическую смесь газов с не-большой примесью твердых частиц (пыли) и паров воды. В состав атмосфе-ры входят: азот (N2) - 78,08%, кислород (О2) - 20,95%, аргон (Ar) - 0,93% и уг-лекислый газ (СО2) - 0,03%. К остальным, сравнительно незначительным по содержанию, газовым компонентам относятся неон (Ne), гелий (Не), криптон (Kr), водород (Н2) и некоторые другие. Указанный процентный состав воздуха сохраняется до высоты 100-120 км; выше происходит их разделение по плот-ности и на высоте 200-250 км преобладает азот; до 500-700 км - атомарный кислород, затем гелий и водород (у внешней границы атмосферы - атомар-ный водород). Суммарная масса газов атмосферы оценивается в 5,31015 т. Объем воды в атмосфере составляет около 13000 км3. Однако атмосфера составляет всего 10-6 часть массы всей Земли.

На процессы, происходящие во внешних геосферах твердой Земли (в био- , гидро- и лито- сферах) основную роль играют такие компоненты ат-мосферы как кислород, углекислый газ и водяные пары. Их содержание в за-висимости от времени и места может меняться в широких пределах.

Кислород обеспечивает протекающие в природе процессы окисле-ния различных веществ, а также дыхание организмов. В атмосфере, особен-но на высоте 20-30 км, имеется озон (О3). В процентном отношении озон со-ставляет лишь 10-4 % от массы газов всей атмосферы, но он играет важней-шую роль в обеспечении жизни на планете, предохраняя от вредного воз-действия ультрафиолетового и других жестких излучений Солнца.

Водяные пары, достигая состояния насыщения, конденсируются, образуя облака. При определенной величине капель воды или кристаллов льда, когда их вес превышает силы поверхностного натяжения, происходит выпадение осадков.

Углекислый газ и водяные пары являются регулятором температуры воздуха вблизи поверхности, т.к. конденсируют получаемое Землей тепло. СО2 поступает в атмосферу в результате дыхания и разложения организмов, а также при вулканизме и гидротермальной деятельности, а расходуется растениями для питания и образования хлорофилла.

Физические свойства атмосферы: температура, давление, плот-ность, электро-, теплопроводность и др. меняются как по латерали, так и по высоте.

В зависимости от характера изменения температуры с высотой ат-мосфера делится на следующие слои (рис.1).

a) Тропосфера - от поверхности Земли на высоту от 8-9 км до 16-17 км.

b) Стратосфера - от 8-17 до 50-55 км.

c) Мезосфера - от 50-55 до 80 км.

d) Термосфера - от 80 до 600-800 км.

e) Экзосфера - выше 800 км.

В тропосфере заключена подавляющая часть газовых компонентов атмосферы, а также почти весь водяной пар и твердые частицы. Среднего-довая температура основания тропосферы составляет +15оС. С высотой температура в тропосфере линейно понижается с градиентом - 6-6,5 мК/м. На верхней границе тропосферы Твозд. снижается до -58-60 оС в полярных об-ластях и -80-85 оС в экваториальной области. В тропосфере зарождаются облака, выпадают осадки, формируются циклоны и антициклоны, ураганы и смерчи. Углекислый газ и водяные пары здесь поглощают большую часть солнечной радиации, особенно инфракрасную, и вместе с тем удерживают почти все излучаемое Землей тепло. В тропосфере возникает планетарная конвекция воздушных масс из-за неравномерного нагрева Солнцем земной поверхности. Таким образом происходит теплообмен между низкими и высо-кими широтами.

Рис.1. Изменение температуры с высотой в атмосфере

Неоднородности теплового режима тропосферы обусловливаются также разным атмосферным давлением в ее частях. Это связывается с рель-ефом, расположением континентов и акваторий, вращением Земли. Воздуш-ные массы при охлаждении сжимаются, уплотняются и опускаются вниз, при этом давление увеличивается, а при нагревании - расширяются, облегчают-ся и поднимаются вверх, при этом давление уменьшается. Воздух переме-щается из мест с повышенным давлением в места с пониженным давлением, в связи с чем возникают ветры.

В тропосфере происходит круговорот воздушных масс, вызванный постоянной разницей между температурами отдельных тепловых поясов земной поверхности. В экваториальной полосе на протяжении всего года бы-вает высокая температура, здесь находится пояс низкого давления. В этой полосе нет постоянных ветров; существующее затишье лишь иногда нару-шается бурями и ураганами. Нагретый воздух на экваторе поднимается в верхние слои атмосферы и направляется к полюсам. Под влиянием враще-ния Земли вокруг оси масса воздуха, движущаяся на высоте до 2-3 км, по-степенно отклоняется от северных азимутов к востоку. Достигнув 30-35 о с.ш. (30-35 о ю.ш.), т.е. районов субтропиков, основные массы воздуха оконча-тельно поворачивают на восток и начинают вращаться вокруг Земли с запа-да на восток. Новые, непрерывно притекающие потоки воздуха обусловли-вают в субтропиках скопление масс воздуха и образуют пояса высокого дав-ления. Воздушные массы, которые сконцентрировались вверху, опускаются и расходятся от поясов высокого давления по поверхности Земли. Эти массы формируют постоянные ветры от поясов высокого давления в сторону эква-тора, которые называют пассатами. Им противопоставляются антипассаты - массы воздуха, создающие ветры в верхних слоях тропосферы от экватора к субтропикам. Под влиянием вращения Земли пассаты отклоняются к запа-ду и в северном полушарии дуют на юго-запад, а в южном полушарии - на северо-запад.

От субтропических поясов высокого давления часть воздушных масс не доходит до полюсов, т.к. сильно отклоняется. Поэтому в средних широтах (60-65 о) преобладают юго-западные ветры в северном полушарии и северо-западные - в южном полушарии. Ветры дуют также с полюсов, где располо-жены пояса высокого давления.

Кроме постоянно дующих ветров, существуют и периодически дую-щие ветры. К ним принадлежат циклоны и антициклоны, муссоны и др. Для циклонов и антициклонов характерно вращательное движение воздушных масс: у первых - против часовой стрелки с областью пониженного давления в центре; у вторых - по часовой стрелке с областью повышенного давления в центре. Циклоны перемещаются иногда с огромной скоростью (например, в тропических поясах до 200-250 км/ч) и причиняют огромный ущерб на по-верхности суши или океанов. Циклоны и антициклоны образуются от сопри-косновения встречных воздушных масс. Муссоны возникают по побережьям океанов от неравномерного нагревания суши и водных масс. Летом они дуют с океана, зимой - с суши.

Пограничный слой между тропо- и стратосферой называется тро-попаузой. В этом сравнительно тонком слое толщиной 2-4 км наблюдаются изотермические условия.

В стратосфере температура воздуха постепенно повышается с высотой, градиент составляет 1-2 мК/м, т.е. у верхней границы слоя темпе-ратура достигает 10оС. Причиной повышения температуры является слой озона, который, поглощая ультрафиолетовую радиацию, выделяет затем в вышележащие слои атмосферы тепловую энергию. Сам же озон, по-видимому, возникает под действием на кислород той же ультрафиолетовой солнечной радиации или же космических лучей.

В стратосфере происходит интенсивная циркуляция воздуха, сопро-вождающаяся вертикальными и горизонтальными его перемещениями. В пе-реходном слое от стратосферы к мезосфере, который называется страто-паузой, температура с высотой начинает понижаться.

В мезосфере температура с высотой непрерывно падает. Здесь возможно движение воздушных масс, и здесь образуются так называемые серебристые облака, которые располагаются на довольно постоянной высо-те - 80-85 км. Слой серебристых облаков является пограничным между мезо- и термосферой; этот пограничный слой называется мезопаузой.

Температура с высотой

←предыдущая  следующая→
1 2 3 4 5 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»