पानी की उत्पत्ति और जलमंडल के गठन की समस्या, बल्कि उच्च होने के बावजूद आधुनिक स्तरभूविज्ञान का विकास अभी भी सबसे कम विकसित है। जल की उत्पत्ति और जलमंडल के विकास की कई परिकल्पनाएँ हैं, लेकिन उनमें से कोई भी कार्य परिकल्पना, संचय, प्रारंभिक व्यवस्थितकरण और सामग्री के सामान्यीकरण के चरण से आगे नहीं बढ़ा है।

सभी परिकल्पनाओं को सशर्त रूप से दो में जोड़ा जा सकता है बड़े समूह:

1) टेल्यूरिक मूल;

2) ब्रह्मांडीय उत्पत्तिपानी।

सबसे विश्वसनीय परिकल्पना पहला समूह, जिसके अनुसार मेंटल पदार्थ के पिघलने और सड़ने के परिणामस्वरूप स्थलमंडल, वायुमंडल और जलमंडल एक ही प्रक्रिया में बने थे। एपी विनोग्रादोव के अनुसार, एक प्रोटोप्लेनेटरी क्लाउड से पृथ्वी के निर्माण के समय, इसके भविष्य के वायुमंडल और जलमंडल के सभी तत्व संरचना में एक बाध्य रूप में थे। ठोसपानी - हाइड्रॉक्साइड्स में, नाइट्रोजन - नाइट्राइट्स और नाइट्रेट्स में, ऑक्सीजन - मेटल ऑक्साइड्स में, कार्बन - ग्रेफाइट्स, कार्बाइड्स और कार्बोनेट्स में। लगभग आधुनिक द्रव्यमान तक पहुंचने के बाद, पृथ्वी अपनी आंतों के गुरुत्वाकर्षण संपीड़न के परिणामस्वरूप और रेडियोधर्मी समस्थानिकों के क्षय के कारण गर्म होने लगी, और द्रव्य के पिघलने और वाष्पशील, कम-पिघलने और दुर्दम्य पदार्थों में विभेदन शुरू हो गया। मेंटल दुर्दम्य पदार्थ पृथ्वी की आंतों में बने रहे, बेसाल्ट के रूप में कम पिघलने वाले पदार्थों ने पृथ्वी की पपड़ी बनाई। वाष्पशील पदार्थ - ज्वालामुखी गैसों, कार्बन यौगिकों, सल्फर, अमोनिया, हैलोजन एसिड, हाइड्रोजन, आर्गन और कुछ अन्य गैसों के जल वाष्प - सतह पर उठे और वातावरण और जलमंडल का निर्माण किया। इसके अलावा, लगभग सभी जल वाष्प संघनित हो गए (पृथ्वी की सतह के ऊपर का तापमान +15 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं था), तरल पानी में बदल गया, और इस तरह "प्रायोसियन" बन गया। ज्वालामुखी गैसों के अन्य घटक भी पानी में घुलकर प्राथमिक महासागर में चले गए - कार्बन डाइऑक्साइड, एसिड, सल्फर यौगिकों और अमोनिया के हिस्से का एक बड़ा हिस्सा। एसिड, विशेष रूप से पानी में, रॉक सिलिकेट के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे क्षारीय, क्षारीय पृथ्वी और अन्य तत्व निकाले जाते हैं। नतीजतन, पानी अम्लीय होना बंद हो गया, और सिलिकेट से निकाले गए तत्वों के घुलनशील लवण समुद्र में चले गए, इसलिए उसमें पानी तुरंत खारा हो गया। प्राथमिक महासागर शायद उथला था, लेकिन लगभग पूरी पृथ्वी को कवर किया। जलमंडल के द्रव्यमान में वृद्धि के साथ, महासागर की मात्रा में भी वृद्धि हुई, इसकी रूपरेखा बदल गई, जो महाद्वीपीय और समुद्री क्रस्ट के गठन से जुड़ी थी। समुद्र की सतह से पानी (ताजा) वाष्पित हो गया, जो बारिश के रूप में पृथ्वी की सतह पर लौटकर भूमि जल का निर्माण करता है। महासागर, भूमि और वायुमंडल के जल ने एक ही सांसारिक खोल - जलमंडल बनाया। इसने पृथ्वी की विशिष्ट विशेषताओं में से एक को निर्धारित किया, जो इसे सौर मंडल के अन्य ग्रहों से अलग करती है - इस पर एक जलमंडल की निरंतर उपस्थिति।

2.2 ग्रह के जल संसाधन

"जलमंडल" की अवधारणा लगातार बदल रही है। वर्तमान में हीड्रास्फीयर यह पृथ्वी के जल खोल को कॉल करने के लिए प्रथागत है, जिसमें सभी अनबाउंड पानी शामिल हैं, चाहे उसकी अवस्था कुछ भी हो: तरल, ठोस, गैसीय।

जमीनी स्तरजलमंडल को मेंटल सतह (मोहोरोविचिक सतह) के स्तर पर लिया जाता है, और ऊपरी वायुमंडल की ऊपरी परतों में गुजरता है। जलमंडल में विश्व महासागर, भूमि जल (नदियाँ, झीलें, दलदल, हिमनद), वायुमंडलीय नमी, साथ ही महाद्वीपों पर हर जगह होने वाला भूजल, झील और समुद्री अवसादों के नीचे और अनन्त बर्फ की मोटाई के नीचे शामिल हैं।

इस प्रकार, भौगोलिक खोल का हिस्सा होने के कारण, जलमंडल पृथ्वी के गोले के पूरे परिसर को कवर करता है। जलमंडल निरंतर है, क्योंकि लिथो- और वातावरण निरंतर हैं, और एक है। इसकी एकता पृथ्वी के मेंटल से सभी प्राकृतिक जल की सामान्य उत्पत्ति में निहित है, उनके विकास की एकता में, सभी प्रकार के जल के परस्पर संबंध और एक प्रकार के पानी को दूसरे में स्थानांतरित करने की क्षमता, प्रकृति में उनके कार्यों की एकता में निहित है। (पदार्थ और ऊर्जा विनिमय)।

पृथ्वी पर विश्व के जल भंडार विशाल हैं। नवीनतम आंकड़ों (तालिका 2.1) के अनुसार जलमंडल का कुल आयतन लगभग 1390 मिलियन किमी 3 है। यदि जलमंडल के सभी जल पृथ्वी की सतह पर समान रूप से वितरित किए जाते हैं, तो इसकी परत की मोटाई लगभग 2.5 किमी होगी।

यह माना जाता है कि भूगर्भीय समय के दौरान पानी की यह मात्रा व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहती है, जारी रहने के बावजूद

तालिका 2.1 - विश्व जल भंडार

जलमंडल के भाग	वितरण क्षेत्र, मिलियन किमी 2	पानी की मात्रा, हजार किमी 3	पानी की परत, एम	में शेयर विश्व भंडार, %
कुल जलापूर्ति से	ताजे पानी से
विश्व महासागर	361,26	1340,74		96,49	–
भूजल (गुरुत्वाकर्षण और केशिका)	134,73	23,40		1,68	–
अधिकतर ताजा भूजल	134,73	10,53		0,76	29,39
मिट्टी की नमी	82,00	0,02	0,24	0,001	0,06
हिमनद और स्थायी हिम आवरण शामिल:	16,23	24,87		1,79	69,41
अंटार्कटिका में	13,98	22,41		1,61	62,55
ग्रीनलैंड में	1,80	2,34		0,17	6,53
पर आर्कटिक द्वीप समूह(कनाडाई आर्कटिक द्वीपसमूह, नई पृथ्वी, उत्तरी भूमि, फ्रांज जोसेफ भूमि, स्वालबार्ड, छोटे द्वीप)	0,23	0,08		0,006	0,22
पर पहाड़ी इलाकेआर्कटिक और अंटार्कटिक के बाहर	0,22	0,04		0,003	0,11
पर्माफ्रॉस्ट ज़ोन में जमी बर्फ	21,00	0,30		0,022	0,84
झीलों में जल भंडार शामिल:	2,06	0,18		0,013	–
ताजा में	1,24	0,09		0,0065	0,25
नमकीन में	0,82	0,09		0,0065	–
दलदल का पानी	2,68	0,01	3,73	0,0007	0,03
नदी तल में पानी	148,84	0,002	0,013	0,0001	0,006
जैविक जल(जीवित जीवों और पौधों में निहित पानी)	510,10	0,001	0,002	0,0001	0,003
वातावरण में पानी	510,10	0,01	0,02	0,0007	0,03
कुल जल आपूर्ति	510,10	1389,53			–
ताजा पानी	148,84	35,83		2,58

टिप्पणी। भूजल भंडार की गणना के अनुसार की गई थी अलग महाद्वीपअंटार्कटिका में भूजल भंडार को छोड़कर, अनुमानित रूप से 2 मिलियन किमी 3 का अनुमान है, जिसमें ज्यादातर ताजे पानी शामिल हैं - लगभग 1 मिलियन। किमी 3.

चित्र 2.1 - पृथ्वी के जल संसाधन (· 10 6 किमी 3), के अनुसार

मेंटल से और कॉसमॉस (धूमकेतु के बर्फ के नाभिक, उल्कापिंड, धूल ...) से पानी का प्रवाह और प्रकाश संश्लेषण द्वारा पानी के अपघटन और कॉसमॉस में प्रकाश गैसों के अपव्यय के कारण इसका नुकसान। हालाँकि, तालिका 2.1 में सूचीबद्ध इसकी व्यक्तिगत प्रजातियों के अनुपात को स्थिर और बिल्कुल सटीक नहीं माना जा सकता है। यह पृथ्वी के जीवन के विभिन्न अवधियों में बदल गया। जलमंडल के भागों के अनुपात पर साहित्य में उपलब्ध आंकड़े कुछ भिन्न हैं (चित्र 2.1)।

आधुनिक युग में, मुख्य जल भंडार विश्व महासागर (96.5%) में केंद्रित हैं। जलमंडल में ताजा पानी कुल जल भंडार का केवल 2.58% है। अधिकांश ताजा पानी अंटार्कटिका, आर्कटिक और पहाड़ी देशों के ग्लेशियरों और बर्फ के आवरण में निहित है (जलमंडल की मात्रा का 1.78% या पृथ्वी पर ताजे पानी के भंडार का 69.3%)। यदि सभी बर्फ सतह पर समान रूप से वितरित की जाती है विश्व, वह इसे 53 मीटर की परत के साथ कवर करेगा, और यदि बर्फ के इन द्रव्यमानों को पिघलाया जाता है, तो बर्फ का स्तर समान रूप से ग्लोब की सतह पर वितरित किया जाता है, वह इसे 53 मीटर की परत के साथ कवर करेगा, और यदि ये बर्फ के द्रव्यमान पिघल जाते हैं, तो समुद्र का स्तर 64 मीटर बढ़ जाएगा। ग्लेशियरों का कब्जा विशेष स्थानपृथ्वी पर जल चक्र में, क्योंकि वे कई वर्षों तक ठोस अवस्था में नमी बनाए रखते हैं। हिमनद पर गिरने वाला एक हिमखंड औसतन 8,000 वर्षों से अधिक समय तक वहीं पड़ा रहता है, जिसके बाद वह वापस पानी में बदल जाता है और गिर जाता है। सक्रिय परिसंचरणपानी।

स्थलमंडल में जल का विशाल भण्डार जमा है। पृथ्वी पर ताजे पानी की कुल आपूर्ति में ताजे भूजल का हिस्सा 29.4% है। नदियाँ 0.006%, ताज़ा झीलें - 0.25%, वातावरण में निहित पानी - 0.03% कुलताजा पानी। पानी की आपूर्ति के लिए उपयुक्त ताजे पानी का हिस्सा 4.2 मिलियन किमी 3, या जलमंडल की मात्रा का केवल 0.3% है।

एक दिलचस्प तथ्य यह है कि सतही ताजे पानी का सबसे बड़ा भंडारण बैकाल झील है, जिसमें दुनिया के कुल सतही ताजे पानी के भंडार का 1/5 हिस्सा है। इसे एक अन्य उदाहरण द्वारा समर्थित किया जा सकता है। यदि हम यह मान लें कि झील से जल भंडार वापस ले लिया जाएगा, तो झील के खाली आयतन को सभी बहने वाली नदियों से भरने का कार्य केवल 250-300 वर्षों में होगा, बशर्ते कि झील का पानी इस पर खर्च नहीं किया जाएगा। अपवाह और वाष्पीकरण।

पानी के सबसे महत्वपूर्ण गुण

पानी - पृथ्वी पर सबसे आश्चर्यजनक यौगिकों में से एक - ने लंबे समय से शोधकर्ताओं को इसके कई भौतिक गुणों की असामान्यता से चकित किया है:

1) एक पदार्थ और प्राकृतिक संसाधन के रूप में अटूटता; यदि पृथ्वी के अन्य सभी संसाधन नष्ट हो जाते हैं या नष्ट हो जाते हैं, तो पानी, जैसा कि था, इससे बच जाता है, विभिन्न रूपों या अवस्थाओं में: तरल, ठोस और गैसीय के अलावा। यह इस प्रकार का एकमात्र पदार्थ और संसाधन है। यह गुण जल की सर्वव्यापकता को सुनिश्चित करता है, यह पृथ्वी के संपूर्ण भौगोलिक आवरण में व्याप्त है और इसमें अनेक प्रकार के कार्य करता है।

2) विस्तार केवल जमने (ठंड) के दौरान और पिघलने के दौरान मात्रा में कमी (तरल अवस्था में संक्रमण) के दौरान निहित है।

3) अधिकतम घनत्व+4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और इसके साथ जुड़ा हुआ है महत्वपूर्ण गुणप्राकृतिक और जैविक प्रक्रियाओं के लिए, उदाहरण के लिए, जल निकायों की गहरी ठंड का बहिष्कार। आमतौर पर अधिकतम घनत्व भौतिक शरीरहिमांक बिंदु पर देखा गया। आसुत जल का अधिकतम घनत्व असामान्य परिस्थितियों में देखा जाता है - 3.98-4 डिग्री सेल्सियस (या गोल +4 डिग्री सेल्सियस) के तापमान पर, यानी जमने (ठंड) बिंदु से ऊपर के तापमान पर। जब पानी का तापमान दोनों दिशाओं में 4°C से विचलित होता है, तो पानी का घनत्व कम हो जाता है।

4) पिघलने (पिघलने) पर, बर्फ पानी की सतह पर तैरती है (अन्य तरल पदार्थों के विपरीत)।

5) पानी के घनत्व में एक विषम परिवर्तन गर्म होने पर पानी की मात्रा में एक ही विषम परिवर्तन की आवश्यकता होती है: तापमान में 0 से 4 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के साथ, गर्म पानी की मात्रा कम हो जाती है और केवल और वृद्धि के साथ ही बढ़ना शुरू हो जाता है . यदि, तापमान में कमी के साथ और तरल अवस्था से ठोस अवस्था में संक्रमण के दौरान, पानी का घनत्व और आयतन उसी तरह बदल जाता है जैसे कि अधिकांश पदार्थों के साथ होता है, तो जब सर्दी आती है, तो सतह की परतें प्राकृतिक जल 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा हो जाता है और नीचे तक डूब जाता है, जिससे अंतरिक्ष खाली हो जाता है। गर्म परतें, और इसलिए यह तब तक जारी रहेगा जब तक कि जलाशय का पूरा द्रव्यमान 0 डिग्री सेल्सियस का तापमान हासिल नहीं कर लेता। इसके अलावा, पानी जमना शुरू हो जाएगा, परिणामी बर्फ नीचे तक डूब जाएगी, और जलाशय अपनी पूरी गहराई तक जम जाएगा। साथ ही, पानी में जीवन के कई रूप असंभव होंगे। लेकिन चूंकि पानी 4 डिग्री सेल्सियस पर अपने उच्चतम घनत्व तक पहुंच जाता है, इस तापमान तक पहुंचने पर इसकी परतों की गति, ठंडा होने के कारण समाप्त हो जाती है। तापमान में और कमी के साथ, ठंडी परत, जिसका घनत्व कम होता है, सतह पर बनी रहती है, जम जाती है और इस तरह अंतर्निहित परतों को और अधिक ठंडा और जमने से बचाती है।

6) एक राज्य से दूसरे राज्य में पानी का संक्रमण लागत (वाष्पीकरण, पिघलने) या गर्मी की इसी मात्रा की रिहाई (संघनन, ठंड) के साथ होता है। 1 ग्राम बर्फ को पिघलाने में 677 कैलोरी और 1 ग्राम पानी को वाष्पित करने में 80 कैलोरी कम लगती है। बर्फ के पिघलने की उच्च गुप्त ऊष्मा बर्फ और बर्फ के धीमे पिघलने को सुनिश्चित करती है।

7) न केवल सकारात्मक, बल्कि नकारात्मक तापमान पर भी अपेक्षाकृत आसानी से गैसीय अवस्था (वाष्पीकरण) में जाने की क्षमता। बाद के मामले में, वाष्पीकरण बायपास होता है द्रव चरण- ठोस (बर्फ, बर्फ) से तुरंत वाष्प में। इस घटना को उच्च बनाने की क्रिया कहा जाता है।

8) यदि हम हाइड्राइड्स के क्वथनांक और हिमांक की तुलना करते हैं, तत्वों द्वारा गठितआवर्त सारणी का छठा समूह (सेलेनियम एच 2 एसई, टेल्यूरियम एच 2 ते) और पानी (एच 2 ओ), फिर, उनके साथ सादृश्य से, पानी का क्वथनांक लगभग 60 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए, और हिमांक होना चाहिए 100 डिग्री सेल्सियस से नीचे हो। लेकिन यहां भी पानी के विषम गुण दिखाई देते हैं - 1 एटीएम के सामान्य दबाव पर। पानी +100°C पर उबलता है और 0°C पर जम जाता है।

9) प्रकृति के जीवन में बहुत महत्व इस तथ्य का है कि पानी की गर्मी क्षमता हवा से 3,000 गुना अधिक है। इसका मतलब है कि जब 1 मीटर 3 पानी को 1 0 सी से ठंडा किया जाता है, तो 3000 मीटर 3 हवा को उतनी ही मात्रा में गर्म किया जाता है। इसलिए, गर्मी जमा करके, तटीय क्षेत्रों की जलवायु पर महासागर का नरम प्रभाव पड़ता है।

10) पानी वाष्पीकरण और पिघलने के दौरान गर्मी को अवशोषित करता है, इसे संघनन के दौरान भाप और ठंड से मुक्त करता है।

11) पानी की क्षमता बिखरा हुआ मीडिया, उदाहरण के लिए, बारीक झरझरा मिट्टी या जैविक संरचनाओं में, एक बाध्य या बिखरी हुई अवस्था में चले जाते हैं। इन मामलों में, पानी के गुण (इसकी गतिशीलता, घनत्व, हिमांक, सतह तनाव और अन्य पैरामीटर), जो प्राकृतिक और जैविक प्रणालियों में प्रक्रियाओं के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, बहुत बदल जाते हैं।

12) पानी एक सार्वभौमिक विलायक है, इसलिए न केवल प्रकृति में, बल्कि प्रयोगशाला स्थितियों में भी, आदर्श रूप से शुद्ध पानी नहीं होता है क्योंकि यह किसी भी बर्तन को भंग करने में सक्षम है जिसमें यह संलग्न है। ऐसी धारणा है कि आदर्श रूप से शुद्ध पानी का पृष्ठ तनाव ऐसा होगा कि उस पर स्केटिंग करना संभव होगा। पानी में घुलने की क्षमता पदार्थों के स्थानांतरण को सुनिश्चित करती है भौगोलिक लिफाफा, पोषण के केंद्र में जीवों और पर्यावरण के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को रेखांकित करता है।

13) सभी तरल पदार्थों (पारा को छोड़कर) में, पानी में सतह का दबाव और सतह का तनाव सबसे अधिक होता है: \u003d 75 10 -7 जे / सेमी 2 (ग्लिसरीन - 65, अमोनिया - 42, और बाकी सभी - 30 10 -7 जे से नीचे) / सेमी 2)। इस कारण पानी की एक बूंद गेंद का रूप धारण कर लेती है और जब वह ठोस पदार्थों के संपर्क में आती है तो उनमें से अधिकांश की सतह को गीला कर देती है। यही कारण है कि यह चट्टानों और पौधों की केशिकाओं को ऊपर उठा सकता है, जिससे मिट्टी का निर्माण और पौधों को पोषण मिलता है।

14) पानी की मात्रा अधिक होती है तापीय स्थिरता. जल वाष्प केवल 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित होना शुरू होता है।

15) रासायनिक रूप से शुद्ध पानी बिजली का बहुत खराब कंडक्टर है। कम संपीड्यता के कारण, ध्वनि और अल्ट्रासोनिक तरंगें पानी में अच्छी तरह से फैलती हैं।

16) दबाव और तापमान के प्रभाव में पानी के गुण बहुत बदल जाते हैं। तो, दबाव में वृद्धि के साथ, पानी का क्वथनांक बढ़ जाता है, और इसके विपरीत, हिमांक कम हो जाता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, पानी की सतह तनाव, घनत्व और चिपचिपाहट कम हो जाती है और पानी में विद्युत चालकता और ध्वनि की गति बढ़ जाती है।

एक साथ लिए गए पानी के विषम गुण, जो जोखिम के लिए इसके अत्यधिक उच्च प्रतिरोध का संकेत देते हैं बाह्य कारक, अणुओं के बीच अतिरिक्त बलों की उपस्थिति के कारण होते हैं, जिन्हें हाइड्रोजन बांड कहा जाता है। हाइड्रोजन बंध का सार यह है कि किसी अन्य तत्व के किसी आयन से बंधा हाइड्रोजन आयन दूसरे अणु से उसी तत्व के आयन को स्थिर रूप से आकर्षित करने में सक्षम होता है। पानी के अणु में कोणीय संरचना होती है: इसका घटक नाभिक रूप समद्विबाहु त्रिकोण, जिसके आधार पर दो प्रोटॉन होते हैं, और सबसे ऊपर - ऑक्सीजन परमाणु का केंद्रक (चित्र 2.2)।

चित्र 2.2 - जल अणु की संरचना

अणु में मौजूद 10 इलेक्ट्रॉनों (5 जोड़े) में से एक जोड़ी (आंतरिक इलेक्ट्रॉन) ऑक्सीजन नाभिक के पास स्थित होती है, और शेष 4 जोड़े इलेक्ट्रॉनों (बाहरी) में से प्रत्येक प्रोटॉन और ऑक्सीजन के बीच एक जोड़ी का सामाजिककरण होता है। नाभिक, जबकि 2 जोड़े अपरिभाषित रहते हैं और प्रोटॉन से टेट्राहेड्रोन के विपरीत शीर्षों की ओर निर्देशित होते हैं। इस प्रकार, एक पानी के अणु में टेट्राहेड्रोन के शीर्ष पर स्थित आवेशों के 4 ध्रुव होते हैं: 2 ऋणात्मक, इलेक्ट्रॉनों के एकाकी जोड़े के स्थानों पर इलेक्ट्रॉन घनत्व की अधिकता द्वारा निर्मित, और 2 धनात्मक, स्थानों पर इसकी कमी से निर्मित प्रोटॉन की।

नतीजतन, पानी का अणु एक विद्युत द्विध्रुव बन जाता है। पानी के एक अणु का धनात्मक ध्रुव दूसरे पानी के अणु के ऋणात्मक ध्रुव को आकर्षित करता है। परिणाम दो, तीन या अधिक अणुओं के समुच्चय (या अणुओं का संघ) है (चित्र 2.3)।

चित्र 2.3 - जल द्विध्रुवों द्वारा संबद्ध अणुओं का निर्माण:

1 - मोनोहाइड्रोल एच 2 ओ; 2 - डायहाइड्रोल (एच 2 ओ) 2; 3 - ट्राइहाइड्रोल (एच 2 ओ) 3

इसलिए, पानी में सिंगल, डबल और ट्रिपल अणु एक साथ मौजूद होते हैं। उनकी सामग्री तापमान के साथ बदलती रहती है। बर्फ में मुख्य रूप से ट्राइहाइड्रॉल होते हैं, जिनका आयतन मोनोहाइड्रोल और डायहाइड्रॉल से अधिक होता है। तापमान में वृद्धि के साथ, अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, अणुओं के बीच आकर्षण बल कमजोर हो जाते हैं, और तरल अवस्था में, पानी त्रि-, डी- और मोनोहाइड्रोल का मिश्रण होता है। तापमान में और वृद्धि के साथ, ट्राइहाइड्रोल और डायहाइड्रोल अणु विघटित हो जाते हैं, 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, पानी में मोनोहाइड्रोल (भाप) होते हैं।

अविभाजित का अस्तित्व इलेक्ट्रॉन जोड़ेदो हाइड्रोजन बंधों के बनने की संभावना को निर्धारित करता है। दो हाइड्रोजन परमाणुओं के कारण दो और बंधन बनते हैं। परिणामस्वरूप, जल का प्रत्येक अणु चार हाइड्रोजन बंध बनाने में सक्षम होता है (चित्र 2.4)।

चित्र 2.4 - हाइड्रोजन बांडपानी के अणुओं में:

- हाइड्रोजन बांड पदनाम

पानी में हाइड्रोजन बांड की उपस्थिति के कारण, इसके अणुओं की व्यवस्था में एक उच्च स्तर का क्रम नोट किया जाता है, जो इसे एक ठोस शरीर के करीब लाता है, और संरचना में कई रिक्तियां दिखाई देती हैं, जिससे यह बहुत ढीली हो जाती है। बर्फ की संरचना सबसे कम घनी संरचनाओं से संबंधित है। इसमें रिक्तियां हैं, जिनके आयाम एच 2 ओ अणु के आयामों से कुछ हद तक अधिक हैं। जब बर्फ पिघलती है, तो इसकी संरचना नष्ट हो जाती है। लेकिन तरल पानी में भी, अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड संरक्षित होते हैं: सहयोगी दिखाई देते हैं - क्रिस्टलीय संरचनाओं के भ्रूण। इस अर्थ में, पानी, जैसा कि था, क्रिस्टलीय और तरल अवस्थाओं के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति में है और एक की तुलना में एक ठोस के समान है। आदर्श द्रव. हालांकि, बर्फ के विपरीत, प्रत्येक सहयोगी बहुत लंबे समय तक मौजूद रहता है। थोडा समय: लगातार कुछ का विनाश होता है और अन्य समुच्चय का निर्माण होता है। ऐसे "बर्फ" समुच्चय के रिक्त स्थान में, एकल पानी के अणु रखे जा सकते हैं, जबकि पानी के अणुओं की पैकिंग सघन हो जाती है। इसीलिए जब बर्फ पिघलती है, तो पानी का आयतन कम हो जाता है, उसका घनत्व बढ़ जाता है। +4 डिग्री सेल्सियस पर, पानी में सबसे घनी पैकिंग होती है।

जब जल को गर्म किया जाता है तो ऊष्मा का कुछ भाग हाइड्रोजन आबंधों को तोड़ने में खर्च हो जाता है। यह पानी की उच्च ताप क्षमता की व्याख्या करता है। जब पानी भाप में जाता है तो पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड पूरी तरह से नष्ट हो जाते हैं।

पानी की संरचना की जटिलता न केवल उसके अणु के गुणों के कारण है, बल्कि इस तथ्य से भी है कि ऑक्सीजन और हाइड्रोजन समस्थानिकों के अस्तित्व के कारण, पानी में विभिन्न आणविक भार (18 से 22 तक) वाले अणु होते हैं। 18 के आणविक भार के साथ "नियमित" अणु सबसे आम है। बड़े आणविक भार वाले अणुओं की सामग्री छोटी है। इस प्रकार, "भारी पानी" (आणविक भार 20) सभी जल भंडार के 0.02% से कम है। यह वातावरण में नहीं, एक टन में पाया जाता है नदी का पानीयह 150 ग्राम से अधिक नहीं है, समुद्र -160-170 ग्राम। हालांकि, इसकी उपस्थिति "साधारण" पानी को अधिक घनत्व देती है, इसके अन्य गुणों को प्रभावित करती है।

अद्भुत गुणपानी ने पृथ्वी पर जीवन के उद्भव और विकास की अनुमति दी। उनके लिए धन्यवाद, भौगोलिक लिफाफे में होने वाली सभी प्रक्रियाओं में पानी एक अनिवार्य भूमिका निभा सकता है।

परिचय

इस पत्र में, "जलमंडल और पृथ्वी का वायुमंडल" विषय पर विचार किया गया है।

पृथ्वी का तरल खोल, जो इसकी सतह के 70.8% हिस्से को कवर करता है, जलमंडल कहलाता है। महासागर जल के प्रमुख भण्डार हैं। इनमें दुनिया के जल भंडार का 97% हिस्सा है। महासागरों में धाराएँ भूमध्यरेखीय क्षेत्रों से ध्रुवीय क्षेत्रों तक ऊष्मा ले जाती हैं और इस तरह पृथ्वी की जलवायु को एक निश्चित सीमा तक नियंत्रित करती हैं। तो, गल्फ स्ट्रीम, मैक्सिको के तट से शुरू होकर और ले जाती है गर्म पानीस्वालबार्ड के तट पर, इस तथ्य की ओर जाता है कि औसत तापमान उत्तर पश्चिमी यूरोपपूर्वोत्तर कनाडा के तापमान से काफी ऊपर।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, पृथ्वी पर पानी के बड़े पिंडों की उपस्थिति ने हमारे ग्रह पर जीवन के उद्भव में निर्णायक भूमिका निभाई। लगभग 24 मिलियन किमी 3 की कुल मात्रा के साथ पृथ्वी पर पानी का एक हिस्सा बर्फ और बर्फ के रूप में एक ठोस अवस्था में है। बर्फ लगभग 3% पृथ्वी की सतह. अगर इस पानी को तरल अवस्था में बदल दिया जाए तो विश्व महासागर का स्तर 62 मीटर बढ़ जाएगा। हर साल, पृथ्वी की सतह का लगभग 14% हिस्सा बर्फ से ढका होता है। बर्फ और बर्फ सूर्य की किरणों की ऊर्जा का 45 से 95% तक परावर्तित करते हैं, जो अंततः पृथ्वी की सतह के बड़े क्षेत्रों में महत्वपूर्ण शीतलन की ओर ले जाती है। यह गणना की गई है कि यदि पूरी पृथ्वी बर्फ से ढकी होती, तो इसकी सतह पर औसत तापमान वर्तमान +15 C से 88 C तक गिर जाता।

पृथ्वी की सतह का औसत तापमान उस तापमान से 40 डिग्री सेल्सियस अधिक है जो पृथ्वी को सूर्य की किरणों से प्रकाशित होना चाहिए। यह फिर से पानी से जुड़ा है, अधिक सटीक रूप से, जल वाष्प के साथ। तथ्य यह है कि सूरज की किरणे, पृथ्वी की सतह से परावर्तित होते हैं, जल वाष्प द्वारा अवशोषित होते हैं और वापस पृथ्वी पर परावर्तित होते हैं। इसे हरित गृह प्रभाव कहते हैं।

पृथ्वी के वायु कवच, वायुमंडल का पहले ही पर्याप्त विस्तार से अध्ययन किया जा चुका है। पृथ्वी की सतह के पास वायुमंडल का घनत्व 1.22 10 -3 g/cm 3 है। अगर हम वातावरण की रासायनिक संरचना के बारे में बात करते हैं, तो यहां मुख्य घटक नाइट्रोजन है; वजन के हिसाब से इसका प्रतिशत 75.53% है। पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन 23.14% है, अन्य गैसों में सबसे अधिक प्रतिनिधि आर्गन है - 1.28%, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड केवल 0.045% है। वायुमंडल की यह संरचना 100-150 किमी की ऊंचाई तक संरक्षित है। पर ऊँचा स्थाननाइट्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु अवस्था में हैं। 800 किमी की ऊंचाई से, हीलियम प्रबल होता है, और 1600 किमी से, हाइड्रोजन, जो कई पृथ्वी त्रिज्या की दूरी तक फैले हाइड्रोजन जियोकोरोना का निर्माण करता है।

वायुमंडल पृथ्वी पर रहने वाली हर चीज को सूर्य से आने वाली पराबैंगनी विकिरण और कॉस्मिक किरणों के हानिकारक प्रभावों से बचाता है - उच्च-ऊर्जा वाले कण लगभग हल्की गति से चारों ओर से इसकी ओर बढ़ते हैं।

आइए पृथ्वी के जलमंडल और वायुमंडल पर करीब से नज़र डालें।

1. जलमंडल

हीड्रास्फीयर(हाइड्रो ... और गोले से) - पृथ्वी का एक आंतरायिक जल खोल, जो वायुमंडल और ठोस पृथ्वी की पपड़ी (लिथोस्फीयर) के बीच स्थित है और महासागरों, समुद्रों और भूमि के सतही जल के संयोजन का प्रतिनिधित्व करता है। अधिक में वृहद मायने मेंजलमंडल की संरचना में आर्कटिक और अंटार्कटिक में भूजल, बर्फ और बर्फ के साथ-साथ वायुमंडलीय पानी और जीवित जीवों में निहित पानी भी शामिल है। जलमंडल में अधिकांश पानी समुद्रों और महासागरों में केंद्रित है, पानी की मात्रा के मामले में दूसरे स्थान पर भूजल का कब्जा है, तीसरा आर्कटिक और अंटार्कटिक क्षेत्रों की बर्फ और बर्फ है। भूमि का सतही जल, वायुमंडलीय और जैविक रूप से बाध्य जल जलमंडल में पानी की कुल मात्रा के एक प्रतिशत का अंश बनाते हैं (चित्र 1)। रासायनिक संरचनाजलमंडल औसत संरचना के करीब पहुंचता है समुद्र का पानी.

सतही जल, जलमंडल के कुल द्रव्यमान में अपेक्षाकृत कम हिस्सा लेता है, फिर भी हमारे ग्रह के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो जल आपूर्ति, सिंचाई और पानी का मुख्य स्रोत है। जलमंडल का जल वायुमंडल, पृथ्वी की पपड़ी और जीवमंडल के साथ निरंतर संपर्क में है। इन जलों की परस्पर क्रिया और एक प्रकार के पानी से दूसरे प्रकार के पानी में पारस्परिक संक्रमण ग्लोब पर एक जटिल जल चक्र का निर्माण करते हैं। जलमंडल पहला स्थान था जहाँ पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति हुई थी। केवल पैलियोजोइक युग की शुरुआत में जानवरों का क्रमिक प्रवास शुरू हुआ और पौधे के जीवजमीन पर।

पानी के प्रकार	नाम	आयतन, मिलियन किमी 3	जलमंडल के कुल आयतन के संबंध में मात्रा,%
समुद्र का पानी
जमीन (मिट्टी को छोड़कर) पानी	कच्ची
बर्फ और बर्फ (आर्कटिक, अंटार्कटिका, ग्रीनलैंड, पर्वतीय बर्फ क्षेत्र)
भूमि का सतही जल: झीलें, जलाशय, नदियाँ, दलदल, मिट्टी का पानी
वायुमंडलीय जल	वायुमंडलीय
	जैविक

चावल। 1. जलमंडल के जल के प्रकार

2. वातावरण

वातावरणपृथ्वी (ग्रीक एटमॉस से - भाप और स्पाइरा - गेंद) - गैसीय खोल, पृथ्वी के चारों ओर. वायुमंडल को पृथ्वी के चारों ओर का वह क्षेत्र माना जाता है जिसमें गैसीय माध्यम पूरी पृथ्वी के साथ-साथ घूमता है। वायुमंडल का द्रव्यमान लगभग 5.15-10 15 टन है। वातावरण पृथ्वी पर जीवन की संभावना प्रदान करता है और है बड़ा प्रभावमानव जीवन के विभिन्न पहलुओं पर।

वातावरण की उत्पत्ति और भूमिका

आधुनिक पृथ्वी का वातावरण स्पष्ट रूप से द्वितीयक मूल का है और ग्रह के गठन के बाद पृथ्वी के ठोस खोल (लिथोस्फीयर) द्वारा छोड़ी गई गैसों से बना था। पृथ्वी के भूवैज्ञानिक इतिहास के दौरान, कई कारकों के प्रभाव में वातावरण का महत्वपूर्ण विकास हुआ है: अपव्यय (वाष्पीकरण) वायुमंडलीय गैसेंमें स्थान; ज्वालामुखी गतिविधि के परिणामस्वरूप स्थलमंडल से गैसों की रिहाई; सौर पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में अणुओं का पृथक्करण (विभाजन); रसायनिक प्रतिक्रियावायुमंडल के घटकों और पृथ्वी की पपड़ी बनाने वाली चट्टानों के बीच; इंटरप्लेनेटरी माध्यम (उदाहरण के लिए, उल्कापिंड) का अभिवृद्धि (कैप्चर)। वातावरण का विकास भूगर्भीय और भू-रासायनिक प्रक्रियाओं के साथ-साथ जीवित जीवों की गतिविधियों के साथ निकटता से जुड़ा हुआ था। बदले में, वायुमंडलीय गैसों का स्थलमंडल के विकास पर बहुत प्रभाव पड़ा। उदाहरण के लिए, स्थलमंडल से वायुमंडल में प्रवेश करने वाली कार्बन डाइऑक्साइड की एक बड़ी मात्रा तब कार्बोनेट चट्टानों में जमा हो गई थी। वायुमंडल से आने वाली वायुमंडलीय ऑक्सीजन और पानी थे सबसे महत्वपूर्ण कारकजो चट्टानों को प्रभावित करते हैं। पृथ्वी के पूरे इतिहास में, वातावरण ने खेला है बड़ी भूमिकाअपक्षय प्रक्रिया के दौरान। इस प्रक्रिया में वायुमंडलीय वर्षा शामिल थी, जिसने नदियों का निर्माण किया जिसने पृथ्वी की सतह को बदल दिया। हवा की गतिविधि भी कम महत्वपूर्ण नहीं थी, जो लंबी दूरी पर चट्टानों के बारीक अंशों को ले जाती थी। महत्वपूर्ण रूप से चट्टानों के विनाश को प्रभावित तापमान में उतार-चढ़ाव और अन्य वायुमंडलीय कारक. इसके साथ ही वायुमंडल पृथ्वी की सतह को गिरने वाले उल्कापिंडों की विनाशकारी क्रिया से बचाता है, ज्यादातरजो वायुमण्डल की घनी परतों में प्रवेश करते ही जल जाती है।

जीवित जीवों की गतिविधियाँ जो अच्छा प्रभाववातावरण के विकास पर ही काफी हद तकवायुमंडलीय स्थितियों पर निर्भर करता है। वातावरण सूर्य के अधिकांश पराबैंगनी विकिरण को फंसाता है, जिसका कई जीवों पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग जानवरों और पौधों द्वारा श्वसन की प्रक्रिया में, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड - पौधों के पोषण की प्रक्रिया में किया जाता है। जलवायु कारक, विशेष रूप से थर्मल शासन और नमी की व्यवस्था, स्वास्थ्य और मानव गतिविधि की स्थिति को प्रभावित करते हैं। विशेष रूप से जलवायु परिस्थितियों पर निर्भर। कृषि. बदले में, मानव गतिविधि का वातावरण की संरचना और जलवायु व्यवस्था पर लगातार प्रभाव पड़ता है।

वायुमंडल की संरचना

कई प्रेक्षणों से पता चलता है कि वायुमंडल में स्पष्ट रूप से परिभाषित स्तरित संरचना है (चित्र 2)। वायुमंडल की स्तरित संरचना की मुख्य विशेषताएं मुख्य रूप से ऊर्ध्वाधर तापमान वितरण की विशेषताओं द्वारा निर्धारित की जाती हैं। वायुमंडल के सबसे निचले हिस्से में - क्षोभमंडल, जहां तीव्र अशांत मिश्रण देखा जाता है, बढ़ती ऊंचाई के साथ तापमान कम हो जाता है, और ऊर्ध्वाधर के साथ तापमान में कमी औसतन 6 ° प्रति 1 किमी होती है। क्षोभमंडल की ऊंचाई ध्रुवीय अक्षांशों में 8-10 किमी से लेकर भूमध्य रेखा के पास 16-18 किमी तक होती है। इस तथ्य के कारण कि ऊंचाई के साथ वायु घनत्व तेजी से घटता है, वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का लगभग 80% क्षोभमंडल में केंद्रित है। क्षोभमंडल के ऊपर एक संक्रमणकालीन परत होती है - 190-220 K के तापमान वाला ट्रोपोपॉज़, जिसके ऊपर समताप मंडल शुरू होता है। समताप मंडल के निचले हिस्से में, ऊंचाई के साथ तापमान में कमी रुक जाती है, और तापमान लगभग 25 किमी की ऊंचाई तक स्थिर रहता है - तथाकथित। इज़ोटेर्मल क्षेत्र (निचला समताप मंडल); उच्च तापमान बढ़ने लगता है - उलटा क्षेत्र (ऊपरी समताप मंडल)। लगभग 55 किमी की ऊंचाई पर स्थित स्ट्रैटोपॉज़ के स्तर पर तापमान अधिकतम ~ 270 K तक पहुँच जाता है। 55 से 80 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की परत, जहां ऊंचाई के साथ तापमान फिर से कम हो जाता है, मेसोस्फीयर कहलाता है। इसके ऊपर एक संक्रमण परत है - मेसोपॉज़, जिसके ऊपर थर्मोस्फीयर स्थित है, जहाँ तापमान, ऊँचाई के साथ बढ़ता हुआ, बहुत पहुँच जाता है बड़े मूल्य(1000 K से अधिक)। इससे भी ऊंचा (~ 1000 किमी या उससे अधिक की ऊंचाई पर) एक्सोस्फीयर है, जहां से वायुमंडलीय गैसों को में फैलाया जाता है विश्व अंतरिक्षअपव्यय के कारण और जहां वायुमंडल से अंतर्ग्रहीय अंतरिक्ष में क्रमिक संक्रमण होता है। आमतौर पर, क्षोभमंडल के ऊपर वायुमंडल की सभी परतों को ऊपरी कहा जाता है, हालांकि कभी-कभी समताप मंडल या इसके निचले हिस्से को वायुमंडल की निचली परतों के लिए भी संदर्भित किया जाता है।

वायुमंडल के सभी संरचनात्मक मापदंडों (तापमान, दबाव, घनत्व) में महत्वपूर्ण स्थानिक और लौकिक परिवर्तनशीलता (अक्षांशीय, वार्षिक, मौसमी, दैनिक, आदि) हैं। इसलिए, अंजीर में डेटा। 2 केवल वातावरण की औसत स्थिति को दर्शाता है।

वायुमंडल की स्तरित संरचना में कई अन्य विविध अभिव्यक्तियाँ हैं। वायुमंडल की रासायनिक संरचना ऊंचाई में विषम है। यदि 90 किमी तक की ऊंचाई पर, जहां वातावरण का गहन मिश्रण होता है, वायुमंडल के स्थिर घटकों की सापेक्ष संरचना व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहती है (वायुमंडल की पूरी मोटाई को होमोस्फीयर कहा जाता है), तो 90 किमी से ऊपर - में हेटरोस्फीयर - सूर्य के पराबैंगनी विकिरण द्वारा वायुमंडलीय गैस के अणुओं के पृथक्करण के प्रभाव में, मजबूत बदलावऊंचाई के साथ वातावरण की रासायनिक संरचना। विशिष्ट सुविधाएंवायुमंडल का यह भाग - ओजोन की परतें और वातावरण की अपनी चमक। एक जटिल स्तरित संरचना वायुमंडलीय एरोसोल की विशेषता है - वातावरण में निलंबित कणिका तत्वस्थलीय और ब्रह्मांडीय उत्पत्ति। सबसे आम एरोसोल परतें ट्रोपोपॉज़ के नीचे और लगभग 20 किमी की ऊँचाई पर होती हैं। स्तरित वायुमंडल में इलेक्ट्रॉनों और आयनों का लंबवत वितरण है, जो आयनमंडल के डी-, ई- और एफ-परतों के अस्तित्व में व्यक्त किया जाता है।

वायुमंडल की संरचना

बृहस्पति के वायुमंडल के विपरीत, शनि, जिसमें मुख्य रूप से हाइड्रोजन और हीलियम होते हैं, और मंगल और शुक्र के वायुमंडल, जिनमें से मुख्य घटक है कार्बन डाइऑक्साइडपृथ्वी का वायुमंडल मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन से बना है। पृथ्वी के वायुमंडल में आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड, नियॉन और अन्य स्थिर से परिवर्तनशील घटक भी शामिल हैं। स्थायी गैसों की सापेक्ष मात्रा सांद्रता, साथ ही साथ वायुमंडल की निचली परतों से संबंधित कई चर घटकों (कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन, नाइट्रस ऑक्साइड, और कुछ अन्य) की औसत सांद्रता की जानकारी तालिका 1 में दी गई है। .

वायुमंडल का सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तनशील घटक जलवाष्प है। इसकी सांद्रता की स्थानिक और लौकिक परिवर्तनशीलता व्यापक रूप से भिन्न होती है - पृथ्वी की सतह पर उष्णकटिबंधीय में 3% से अंटार्कटिका में 2 10 -5% तक। जलवाष्प का अधिकांश भाग क्षोभमंडल में संकेन्द्रित होता है, क्योंकि ऊँचाई के साथ इसकी सांद्रता तेजी से घटती जाती है। समशीतोष्ण अक्षांशों में वायुमंडल के ऊर्ध्वाधर स्तंभ में जल वाष्प की औसत सामग्री "अवक्षेपित जल परत" के लगभग 1.6-1.7 सेमी (संघनित जल वाष्प की परत में इतनी मोटाई होगी)। समताप मंडल में जल वाष्प की सामग्री पर डेटा विरोधाभासी हैं। उदाहरण के लिए, यह मान लिया गया था कि 20 से 30 किमी की ऊंचाई पर, विशिष्ट आर्द्रता ऊंचाई के साथ दृढ़ता से बढ़ जाती है। हालांकि, बाद के माप समताप मंडल की अधिक शुष्कता का संकेत देते हैं। जाहिर है, समताप मंडल में विशिष्ट आर्द्रता ऊंचाई पर बहुत कम निर्भर करती है और मात्रा 2-4 मिलीग्राम/किलोग्राम होती है।

तालिका 1. पृथ्वी की सतह के पास शुष्क वायुमंडलीय वायु की रासायनिक संरचना

क्षोभमंडल में जल वाष्प सामग्री की परिवर्तनशीलता वाष्पीकरण, संघनन और क्षैतिज परिवहन की बातचीत से निर्धारित होती है। जलवाष्प के संघनन के परिणामस्वरूप बादल बनते हैं और वायुमंडलीय वर्षा वर्षा, ओले और हिमपात के रूप में होती है। पानी के चरण संक्रमण की प्रक्रियाएं मुख्य रूप से क्षोभमंडल में आगे बढ़ती हैं। यही कारण है कि समताप मंडल में (20-30 किमी की ऊंचाई पर) और मेसोस्फीयर (मेसोपॉज़ के पास), जिन्हें मदर-ऑफ़-पर्ल और सिल्वर कहा जाता है, अपेक्षाकृत कम ही देखे जाते हैं, जबकि ट्रोपोस्फेरिक बादल आमतौर पर पूरी पृथ्वी के लगभग 50% हिस्से को कवर करते हैं। सतह।

ओजोन का वायुमंडलीय प्रक्रियाओं पर प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से समताप मंडल के तापीय शासन पर। यह मुख्य रूप से समताप मंडल में केंद्रित है, जहां यह पराबैंगनी सौर विकिरण के अवशोषण का कारण बनता है, जो समताप मंडल में हवा को गर्म करने का मुख्य कारक है। औसत मासिक मान सामान्य सामग्री 0.23-0.52 सेमी के भीतर अक्षांश और मौसम के आधार पर ओजोन परिवर्तन (यह जमीन के दबाव और तापमान पर ओजोन परत की मोटाई है)। भूमध्य रेखा से ध्रुव तक ओजोन सामग्री में वृद्धि हुई है और एक वार्षिक भिन्नता है जिसमें न्यूनतम शरद ऋतु और अधिकतम वसंत ऋतु में होती है।

वायुमंडल का एक आवश्यक चर घटक कार्बन डाइऑक्साइड है, जिसकी सामग्री की परिवर्तनशीलता पौधों की महत्वपूर्ण गतिविधि (प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं), औद्योगिक प्रदूषण और समुद्री जल में घुलनशीलता (समुद्र और वायुमंडल के बीच गैस विनिमय) से जुड़ी है। आमतौर पर, कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री में परिवर्तन छोटे होते हैं, लेकिन कभी-कभी वे ध्यान देने योग्य मूल्यों तक पहुंच सकते हैं। हाल के दशकऔद्योगिक प्रदूषण के कारण कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि हुई है, जो कार्बन डाइऑक्साइड के निर्माण के कारण जलवायु पर प्रभाव डाल सकती है ग्रीनहाउस प्रभाव. यह माना जाता है कि, औसतन, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता पूरे होमोस्फीयर की मोटाई में अपरिवर्तित रहती है। 100 किमी से ऊपर, इसका पृथक्करण 1690 ए से कम तरंग दैर्ध्य के साथ पराबैंगनी सौर विकिरण के प्रभाव में शुरू होता है।

सबसे वैकल्पिक रूप से सक्रिय घटकों में से एक - वायुमंडलीय एरोसोल - हवा में निलंबित कणों का आकार कई एनएम से लेकर कई दसियों माइक्रोन तक होता है, जो जल वाष्प के संघनन के दौरान बनते हैं और औद्योगिक प्रदूषण के परिणामस्वरूप पृथ्वी की सतह से वायुमंडल में प्रवेश करते हैं, ज्वालामुखी विस्फोट, साथ ही अंतरिक्ष से। एरोसोल क्षोभमंडल और ऊपरी वायुमंडल दोनों में देखा जाता है। ऊंचाई के साथ एरोसोल सांद्रता तेजी से घटती है, लेकिन यह प्रवृत्ति एरोसोल परतों के अस्तित्व से जुड़े कई माध्यमिक मैक्सिमा द्वारा आरोपित होती है।

निष्कर्ष

जलमंडल वायुमंडल पृथ्वी खोल

हम में से प्रत्येक प्राकृतिक इतिहास और भूगोल के पाठ्यक्रम से जानता है कि हम सबसे नीचे रहते हैं वायु सागर- वातावरण।

ज़्यादातर ऊपरी गोलेपृथ्वी - जलमंडल और वायुमंडल - अन्य गोले से स्पष्ट रूप से भिन्न हैं जो ग्रह के ठोस शरीर का निर्माण करते हैं। द्रव्यमान के अनुसार, यह विश्व का एक बहुत छोटा हिस्सा है, जो इसके कुल द्रव्यमान का 0.025% से अधिक नहीं है। लेकिन ग्रह के जीवन में इन गोले का महत्व बहुत बड़ा है। ग्रह के निर्माण के प्रारंभिक चरण में जलमंडल और वायुमंडल का उदय हुआ। जलमंडल और वायुमंडल जीवमंडल के मुख्य गोले हैं।

जीवमंडल पृथ्वी के गोले के समुदाय के बीच एक विशेष स्थान रखता है। यह स्थलमंडल की ऊपरी परत, लगभग पूरे जलमंडल और वायुमंडल की निचली परतों पर कब्जा कर लेता है। जीवमंडल को आवास के साथ-साथ ग्रह की सतह पर रहने वाले जीवित पदार्थों की समग्रता के रूप में समझा जाता था। इस प्रणाली का महत्व विशुद्ध रूप से परे जाता है सांसारिक दुनिया, यह ब्रह्मांडीय पैमाने की एक कड़ी का प्रतिनिधित्व करता है।

पृथ्वी का वातावरण मूल रूप से अन्य ग्रहों के वायुमंडल से अलग है: इसमें कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम है, आणविक ऑक्सीजन की उच्च सामग्री और जल वाष्प की अपेक्षाकृत उच्च सामग्री है। पृथ्वी के वायुमंडल को अलग करने के दो कारण हैं: महासागरों और समुद्रों का पानी कार्बन डाइऑक्साइड को अच्छी तरह से अवशोषित करता है, और जीवमंडल पौधों के प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में गठित आणविक ऑक्सीजन के साथ वातावरण को संतृप्त करता है। गणना से पता चलता है कि यदि हम सभी कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और महासागरों में बंधे हैं, साथ ही साथ वातावरण से पौधों की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप संचित सभी ऑक्सीजन को हटाते हैं, तो पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना इसकी मुख्य विशेषताओं में समान हो जाएगी। शुक्र और मंगल के वायुमंडल की संरचना के लिए।

वायुमंडल कई परतों से बना है। निचली परत क्षोभमंडल है। पृथ्वी के विभिन्न अक्षांशों पर इसकी मोटाई भिन्न है। क्षोभमंडल के ऊपर लगातार कम तापमान वाला ट्रोपोपॉज़ होता है। इसके ऊपर 50 किलोमीटर की ऊँचाई तक समताप मंडल है। मेसोस्फीयर 55-80 किलोमीटर। थर्मोस्फीयर 80-1000 किलोमीटर। एक्सोस्फीयर 1000-2000 किलोमीटर। 20,000 किलोमीटर की ऊंचाई पर गैसों के निशान पाए गए। 600 किलोमीटर से ऊपर, हीलियम प्रबल होता है, और 1600 किलोमीटर से ऊपर, हाइड्रोजन।

पृथ्वी के वायुमंडल में, संतृप्त जल वाष्प एक बादल की परत बनाता है जो ग्रह के एक महत्वपूर्ण हिस्से को कवर करती है। पृथ्वी के बादल प्रवेश करते हैं आवश्यक तत्वहमारे ग्रह पर जलमंडल में होने वाले जल चक्र में - वायुमंडल - भूमि प्रणाली।

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हीड्रास्फीयर

जल पृथ्वी पर लगभग सर्वव्यापी है। यह अपना खोल बनाता है। जिसे जलमंडल कहते हैं। यह खोल पृथ्वी के अन्य सभी क्षेत्रों में प्रवेश करता है, क्योंकि यह पानी की तरह "हर जगह" है। यहां जलमंडल की व्यापक व्याख्या दी गई है, जिसमें सभी प्रकार के प्राकृतिक जल शामिल हैं। जलमंडल महासागरों के पानी को कवर करता है ऊपरी तह का पानी, वायुमंडलीय जल, जमीन और भूमिगत बर्फ, पृथ्वी के आंतरिक और बायोजेनिक जल के सभी प्रकार के पानी, अर्थात्, ऊपर की जमीन, जमीन और भूमिगत जलमंडल को भेद करना संभव है।

हाइड्रोजियोलॉजी के अध्ययन का विषय है भूमिगत जलमंडल सबसे जटिल पानी है सांसारिक खोल. इसकी जटिलता को कई परिस्थितियों द्वारा समझाया गया है: 1) अध्ययन के लिए सुलभ भूमिगत जलमंडल की एक बहुत पतली परत (5-12 किमी तक); 2) कई विशिष्ट प्रकार के पानी (भौतिक रूप से बाध्य, रासायनिक रूप से बाध्य, आदि) के तरल, ठोस और वाष्प चरणों के अलावा, भूमिगत जलमंडल में उपस्थिति; 3) पानी युक्त माध्यम (चट्टानों, गैसों, जीवित जीवों) के साथ पानी की बातचीत की विशिष्ट और विविध स्थितियां और प्रक्रियाएं। इस सब के साथ यह याद रखना चाहिए कि स्थलीय और ऊपर के भूमिगत जल के गोले के संबंध में भूमिगत जलमंडल प्राथमिक है। सबसे पहले, भूमिगत जल का गठन किया गया था, जो पृथ्वी के विकास की प्रक्रिया में, जमीन और जमीन के ऊपर की स्थिति में चला गया। धीरे-धीरे, गोले के बीच जल विनिमय की प्रकृति ने एक आधुनिक रूप प्राप्त कर लिया।

पृथ्वी के गोले का पृथक्करण लगभग 4 अरब वर्ष पूर्व हुआ था। अमेरिकी वैज्ञानिकों की परिकल्पना के अनुसार 4.25 अरब साल पहले पृथ्वी किससे टकराई थी? अंतरिक्ष वस्तुमंगल ग्रह का आकार। टक्कर से, पृथ्वी की सतह की परत 1000 किमी मोटी पिघल गई, पृथ्वी को एक आवेग प्राप्त हुआ और अपनी धुरी के चारों ओर 23 0 के एक क्रांतिवृत्त के साथ घूम गया, जो स्थिर हो गया पृथ्वी दिवस(चौबीस घंटे)। 90% पदार्थ ब्रह्मांडीय शरीरपृथ्वी द्वारा अवशोषित किया गया था, और 10% ने शनि के समान एक "रिंग" बनाया, जो तब इकट्ठा हुआ और चंद्रमा का निर्माण हुआ। सबसे पहले, यह पृथ्वी के 15 गुना करीब था। यह सब पृथ्वी के गोले को अलग करने का कारण बना। मेंटल पदार्थ के गर्म होने के कारण शिक्षाविद् ए.पी. विनोग्रादोव के अनुसार, इसे दो चरणों में विभाजित किया गया था: दुर्दम्य (ड्यूनाइट्स) और फ्यूसिबल (बेसाल्ट्स)।

इस प्रक्रिया के दौरान, बेसाल्टिक मैग्मा, जल वाष्प और गैसों के सबसे अस्थिर घटक पृथ्वी की सतह पर पहुंच गए। मेंटल के पिघलने और सड़ने की इस भव्य प्रक्रिया का तंत्र ए.पी. विनोग्रादोव को प्रयोगात्मक रूप से पुन: पेश किया गया था (जोन पिघलने)। मेंटल में लगभग 20·10 8 टन पानी होता है, और इस राशि का 7.5 - 24% पृथ्वी की पपड़ी और विश्व महासागर में चला जाता है, अर्थात। जलमंडल के निर्माण में भाग लिया। 1·10 4 टन अंतरिक्ष से उल्कापिंडों के साथ आ सकता है, अर्थात। परिमाण के 4 आदेश छोटे। वायुमंडल की ऊपरी परतें और भी कम पानी प्रदान कर सकती हैं ( रात्रिचर बादलवर्नाडस्की द्वारा खोजा गया)।

इस प्रकार, मेंटल पृथ्वी पर पानी का एकमात्र स्रोत है।

1. जलमंडल का विकासआर्कियन - प्रोटेरोज़ोइक के मोड़ पर शुरू हुआ, जब पानी और गैसों के बीच एक गतिशील संतुलन स्थापित किया गया था। उसी समय, एक ग्रेनाइट परत का गठन हुआ, भू-सिंकलाइन और प्लेटफॉर्म अलग हो गए, और महाद्वीपीय समुद्र उत्पन्न हुए। यह सब वातावरण की शुरुआत और पानी के नियमित जल विज्ञान चक्र को चिह्नित करता है।

के अनुसार ए.पी. विनोग्रादोव, वाष्पशील पदार्थ समुद्र के पानी के नमक द्रव्यमान के आयनों का स्रोत बन गए, और चट्टानों के विनाश के दौरान सभी मुख्य धनायनों का निर्माण हुआ।

प्रारंभिक अवस्था में, वातावरण में लगभग कोई ऑक्सीजन नहीं थी, लेकिन CO 2, NH 3, NH 4, H 2 S, Hcl, आदि थे।

2. लगभग 2.0 - 2.7 अरब वर्ष पूर्ववातावरण में और सतह पर ऑक्सीकरण करने के लिए परिस्थितियों को कम करने में परिवर्तन हुआ था, और ओ 2 का स्रोत वायुमंडल की ऊपरी परतों में एच 2 ओ और सीओ 2 के साथ फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाएं थीं।

3. जीवन का उदय।गहन ब्रह्मांडीय और पराबैंगनी विकिरण के संबंध में, जटिल कार्बनिक यौगिकसीएच 4, एनएच 3, एच 2, एच 2 एस, सीओ 2, एच 2 ओ, आदि से, और उनके आधार पर, समुद्र में एक निश्चित गहराई पर (पानी की परत की स्क्रीन के नीचे), सबसे सरल जीव विकसित हुए , लेकिन वे जमीन पर मौजूद नहीं थे (चूंकि ओजोन स्क्रीन अभी तक मौजूद नहीं थी। इसके गठन ने पहली गहरी जैविक क्रांति का कारण बना, क्योंकि जीवन की प्रक्रिया में एच 2 ओ की कमी से मुक्त ऑक्सीजन की रिहाई हुई, जो थी आधुनिक ऑक्सीजन-नाइट्रोजन वातावरण और ओजोन स्क्रीन के निर्माण की शुरुआत, और भूमि पर जीवन विकसित हो सकता है वातावरण के निर्माण के परिणामस्वरूप, जटिल कार्बनिक अणुओं के रेडियोजेनिक और फोटोजेनिक संश्लेषण बंद हो गए।

4. प्रारंभिक पैलियोजोइक में, a 3 - 3 संतुलन, जिसने समुद्र के पानी की संरचना की स्थिरता सुनिश्चित की। पृथ्वी पर जीवन के आगमन के साथ, CO2 के प्रभाव में अपक्षय की प्रक्रिया तीव्रता की दिशा में बदल गई। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, वातावरण में ऑक्सीजन वर्तमान में 2-3 हजार वर्षों में नवीनीकृत होती है, और 350-500 वर्षों में कार्बन डाइऑक्साइड (आधुनिक ग्रीनहाउस प्रभाव को छोड़कर), और विश्व महासागर का सारा पानी प्रकाश संश्लेषक पौधों से कई में गुजरता है। लाख साल।

5. पृथ्वी पर मीठे पानी का बनना.

पृथ्वी पर ताजे पानी की उपस्थिति में मुख्य कारक जीवन का उद्भव, गठन है आधुनिक वातावरण, पृथ्वी की पपड़ी को प्लेटफार्मों और भू-सिंकलाइनों में विभाजित करना। इन सबकी आयु 2.5 - 3.0 बिलियन वर्ष है। यह एक बड़े हाइड्रोलॉजिकल जल चक्र का उदय था जिसके कारण गठन हुआ ताज़ा वायुमंडलीय वर्षा से भूजल।

विश्व महासागर के पानी की संरचना के बारे में अस्पष्ट राय है। कुछ का मानना ​​है कि यह प्रारंभिक पैलियोज़ोइक में बनाया गया था। अन्य पिछले 0.5-0.6 बिलियन वर्षों में भी संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तनों के पक्ष में हैं। उदाहरण के लिए, यू.पी. कज़ांस्की ने 5 जलविज्ञानीय प्रकारों की स्थापना की समुद्र का पानीआर्कियन से सेनोज़ोइक तक जलमंडल के विकास के दौरान, और आधुनिक सल्फेट-क्लोराइड सोडियम-कैल्शियम संरचना, उनके आंकड़ों के अनुसार, पर्म में दिखाई दी। महासागरों और के बीच जल विनिमय के साथ-साथ भूमिगत जलमंडलहुआ और हो रहा है नमक विनिमय।विश्व महासागर की संरचना पिछले युगों की स्थितियों को दर्शाती है, और विशाल जल द्रव्यमान के कारण, यह बाहरी प्रभावों के लिए खराब प्रतिक्रिया करता है। एच 2 / एच 1 और ओ 18 / ओ 16 का समस्थानिक अनुपात 300 - 500 मिलियन वर्षों में नहीं बदलता है। इस स्थिरता का उपयोग मानक मध्य महासागरीय जल (SMOW) मानक के रूप में किया जाता है।

हमें पृथ्वी की उत्पत्ति और सौर मंडल की कहानी दूर से शुरू करनी होगी। 1687 में, आई. न्यूटन ने निष्कर्ष निकाला कानून गुरुत्वाकर्षण : ब्रह्मांड में प्रत्येक पिंड शेष को एक बल के साथ आकर्षित करता है जो उनके द्रव्यमान के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होता है और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। सैद्धांतिक रूप से, सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण का नियम अन्य निकायों के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में ब्रह्मांड में किसी भी शरीर के आंदोलनों की गणना करना संभव बनाता है। लेकिन अफसोस! - केवल सैद्धांतिक रूप से: हर चीज की गति का वर्णन करने के लिए आवश्यक समीकरण तीन पृथकएक दूसरे के आकर्षण के प्रभाव में शरीर इतने जटिल हैं कि उनका समाधान लगभग तीन शताब्दियों तक, XX सदी के 60 के दशक तक प्राप्त नहीं किया जा सका। स्पष्ट है कि लगभग पूरा समाधानसौर मंडल जैसे निकायों की ऐसी प्रणाली के लिए, बोलने की कोई आवश्यकता नहीं है। जहां तक ​​अनुमानित गणनाओं का सवाल है, जिसमें कई प्रख्यात गणितज्ञ और खगोलविद (जे. लैग्रेंज, पी. लाप्लास और अन्य) लगे हुए थे, वे दिखाते हैं कि ग्रहों की कक्षाओं में गड़बड़ी एक आवधिक प्रकृति की होती है: कक्षा के पैरामीटर एक में बदल जाते हैं। दिशा, फिर विपरीत दिशा में, और इसी तरह अनंत तक। ऐसा लगता है कि सौर मंडल की संरचना में गुरुत्वाकर्षण द्वारा निर्धारित कुछ भी नहीं है, जो इसे हमेशा के लिए अस्तित्व में आने से रोकेगा; कोई आश्चर्य नहीं कि न्यूटन ने स्वयं के बारे में पूछा मूलसौर मंडल बिल्कुल भी सेट नहीं हुआ।

हालाँकि, आइए सोचें: यदि ग्रहों की गति का कारण केवल गुरुत्वाकर्षण ही होता, तो उनका क्या होता? यह सही है, वे सूर्य में "गिर" जाएंगे। लेकिन ग्रह सुरक्षित रूप से अपनी कक्षाओं में गुरुत्वाकर्षण बल के लंबवत चलते हैं और साथ ही साथ अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हैं। यह आंदोलन नहीं उठ सका - और नहीं उठा! सूर्य के गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में। यह कहां से आया था? तथ्य यह है कि प्रत्येक घूमने वाले शरीर में एक निश्चित गुण होता है, जिसे कहा जाता है कोनेदार गति(एमकेडी)। एमकेडी का परिमाण तीन मापदंडों पर निर्भर करता है: पिंड का द्रव्यमान, इसका वृत्ताकार वेग और घूर्णन के केंद्र की दूरी। सेवा XVIII सदीयह पाया गया कि एमकेडी कुछ भी नहीं से उत्पन्न नहीं होता है और बिना किसी निशान के गायब नहीं होता है, लेकिन केवल शरीर से शरीर में प्रेषित किया जा सकता है। ये है कोणीय गति के संरक्षण का नियम, जो कई संरक्षण कानूनों (जैसे पदार्थ, ऊर्जा, आदि के संरक्षण के नियम) से संबंधित है। और यदि ऐसा है, तो ब्रह्मांड (या सौर मंडल) की उत्पत्ति के किसी भी सिद्धांत को कम से कम इसका खंडन नहीं करना चाहिए।

तो, सौर मंडल बनाने वाले सभी निकायों का अपना एमसीडी है। एमकेडी बनाना असंभव है - यह कहां से आया है? इस गतिरोध से निकलने के निम्नलिखित तरीके पर विचार करें। एमकेडी रोटेशन की दिशा के आधार पर भिन्न हो सकता है: परऔर के खिलाफदक्षिणावर्त - सकारात्मक और नकारात्मक एमसीडी। यदि निकाय (या निकायों की प्रणाली) को दो एमसीडी के बारे में सूचित किया जाता है ( समान आकार, लेकिन अलग-अलग संकेतों के), तो दोनों क्षण एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, और एमसीडी से रहित एक प्रणाली प्रकट होती है। लेकिन इस मामले में, विपरीत भी सच है: एक प्रणाली जिसमें शुरू में एमक्यूडी नहीं था, उसे दो में विभाजित किया जा सकता है: एक सकारात्मक के साथ, दूसरा समान नकारात्मक एमक्यूडी के साथ। इस प्रकार, एमकेडी संरक्षण कानून का उल्लंघन किए बिना प्रकट होता है और गायब हो जाता है। इसके आधार पर, यह माना जा सकता है कि ब्रह्मांड में पहले एमसीडी नहीं थी, लेकिन फिर इसके कुछ हिस्से प्राप्त हुए। सकारात्मक क्षण, और अन्य - एक ही समय में - नकारात्मक।

इसलिए, यदि आप सौर मंडल को "ऊपर से" देखते हैं - ऊपर एक निश्चित बिंदु से उत्तरी ध्रुवपृथ्वी (और, तदनुसार, अपनी कक्षा के तल के ऊपर), यह पता चला है कि पृथ्वी, सूर्य और अधिकांश अन्य पिंड अपनी धुरी के चारों ओर वामावर्त घूमते हैं; सूर्य के चारों ओर ग्रह और ग्रहों के चारों ओर उपग्रह - भी। इसका मतलब यह है कि सौर मंडल को बनाने वाले सभी निकायों के सकारात्मक और नकारात्मक एमसीडी एक दूसरे के साथ संतुलित नहीं हैं; इस प्रणाली की कुल एमसीडी बहुत बड़ी है, और इसकी उत्पत्ति को स्पष्ट करना आवश्यक है।

1796 में, पी. लाप्लास ने सूत्रबद्ध किया नेबुलर सिद्धांतजिसके अनुसार सौरमंडल के निर्माण के दौरान होने वाली घटनाओं का क्रम इस प्रकार है। एक प्राथमिक गैस और धूल के बादल (नेबुला - लैटिन "नेबुला" में) है, जो इसके कणों के पारस्परिक आकर्षण (सार्वभौमिक गुरुत्वाकर्षण के नियम के अनुसार) के प्रभाव में बिखरे हुए अंतरतारकीय पदार्थ की एकाग्रता के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुआ। . नीहारिका एक पूर्ण गेंद नहीं है, और इसके किनारे - केवल संभाव्यता के सिद्धांत के अनुसार - निकटतम नेबुला (या तारे) से एक असमान दूरी पर हैं, और इसलिए एक असमान बल के साथ उस एक द्वारा आकर्षित होते हैं (जो, जैसा कि हम याद रखें, दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है)। यह असमानता हमारी नीहारिका को एक प्राथमिक धक्का प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है, जो इसे देगा चक्रीय गति, हालांकि बेहद कमजोर।

जैसे ही निहारिका अपनी धुरी के चारों ओर घूमना शुरू करती है, उसमें गुरुत्वाकर्षण उत्पन्न होता है (जैसे कि एक अंतरिक्ष यान में, जो भारहीनता का मुकाबला करने के लिए विशेष रूप से "काता" है)। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, नेबुला सिकुड़ना शुरू हो जाना चाहिए, अर्थात। इसकी त्रिज्या घट जाती है। और हमें याद है कि एमसीडी (जो एक स्थिर मान है) तीन मापदंडों पर निर्भर करता है: जनतातन, RADIUSऔर रफ़्तारइसका घूर्णन; द्रव्यमान भी एक स्थिर मान है, इसलिए त्रिज्या में कमी की भरपाई केवल घूर्णन गति में वृद्धि से ही की जा सकती है। नतीजतन, गैस की एक बड़ी गेंद तेजी से और तेजी से घूमती है, एक अपकेंद्रित्र की तरह काम करती है: केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत, इसका भूमध्य रेखा सूज जाती है, जिससे गेंद को तेजी से चपटा दीर्घवृत्त का आकार दिया जाता है। एक समय ऐसा आता है जब नित्य बढ़ता रहता है अभिकेन्द्रीय बलभूमध्य रेखा पर, यह आकर्षण बल को संतुलित करता है और एक वलय इससे (भूमध्य रेखा) से अलग होने लगता है, और फिर, जैसे-जैसे निहारिका आगे और सिकुड़ती जाती है, बार-बार। इन घूमने वाले वलय का पदार्थ अपने कणों के परस्पर आकर्षण के प्रभाव में ग्रहों में संघनित होने लगता है, जिससे बदले में उनके उपग्रह फट जाते हैं।

लाप्लास का सिद्धांत, जिसके अनुसार पृथ्वी थी शुरू में ठंडा, लगभग एक सदी तक लोकप्रिय रहा, हालांकि कुछ खगोलीय आंकड़ों ने इसका खंडन किया (उदाहरण के लिए, शुक्र और यूरेनस का अन्य सभी ग्रहों और सूर्य के विपरीत दिशा में घूमना)। हालांकि, करीब देर से XIXसदी, जब यह दृढ़ता से स्थापित हो गया था कि हमारे ग्रह के आंतों में तापमान बहुत अधिक है (आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक), अधिकांश वैज्ञानिकों ने इस बारे में राय साझा करना शुरू कर दिया शुरू में गर्मपृथ्वी - एक आग का गोला, सतह से धीरे-धीरे ठंडा होना। इस गर्म पदार्थ के स्रोत की खोज सूर्य से शुरू होना काफी स्वाभाविक था। बीसवीं सदी की शुरुआत में, खगोलविदों टी. चेम्बरलेन और एफ. मल्टन ने आगे रखा, और जे. जीन्स ने गणितीय रूप से पुष्टि की ग्रहीय सिद्धांतसौर मंडल में ग्रहों की उत्पत्ति। इसका सार इस तथ्य में निहित है कि एक बार एक और तारा सूर्य के करीब से गुजरा ("पास" - यह एक ब्रह्मांडीय पैमाने पर है)। उसी समय, आपसी आकर्षण ने उनमें से प्रत्येक को तारकीय पदार्थ की एक विशाल प्रमुखता से बाहर निकाला, जो एकजुट होकर, एक "इंटरस्टेलर ब्रिज" बना, जो तब अलग-अलग "बूंदों" में टूट गया - ग्रहीय जंतु. ठंडे ग्रहों ने ग्रहों और उनके उपग्रहों को जन्म दिया।

हालांकि, 20वीं सदी के उत्तरार्ध में मूल की अवधारणा पर लौटने का समय था ठंडी धरती. सबसे पहले, ग्रहीय सिद्धांत पर गंभीर, विशुद्ध रूप से खगोलीय, आपत्तियां थीं। उदाहरण के लिए, जी. रेसेल ने साधारण परिस्थिति की ओर ध्यान आकर्षित किया कि यदि तारकीय पदार्थ का एक रिबन सूर्य और एक गुजरते तारे के बीच खींचा जाता है, तो इसका मध्य भाग (जहां दो चमकदारों का आकर्षण परस्पर संतुलित होता है) को रहना होगा। पूर्ण गतिहीनता में। और इसके विपरीत, यह पता चला कि नेबुलर सिद्धांत के आगे के विकास के ढांचे में लाप्लास की कुछ स्थितियाँ जो गलत निकलीं, उन्हें अच्छी तरह से ठीक किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, हम ओ यू श्मिट (जिसमें गैस-धूल बादल सूर्य द्वारा कब्जा कर लिया गया है जो उस समय पहले से मौजूद है) या के। वॉन वीज़सैकर के अब अधिक लोकप्रिय मॉडल की परिकल्पना का हवाला दे सकते हैं (जिसमें घूर्णन नीहारिका अब एक सजातीय गेंद नहीं है, जैसा कि लाप्लास में है, बल्कि बहु-वेग वाले भंवरों की एक प्रणाली है, जो कुछ हद तक बॉल बेयरिंग की याद दिलाती है)। यह भी माना जाता है कि एक घूर्णन गैस-धूल नीहारिका में गैस और धूल अलग-अलग व्यवहार करते हैं: धूल एक समतल भूमध्यरेखीय डिस्क में इकट्ठा होती है, और गैस लगभग गोलाकार बादल बनाती है, जो नेबुला के केंद्र की ओर मोटा होता है। इसके बाद, भूमध्यरेखीय डिस्क की धूल ग्रहों में एक साथ चिपक जाती है, और अपने स्वयं के वजन के तहत गैस गर्म हो जाती है, जिससे यह सूर्य के रूप में "चमकती" है।

"ठंड" अवधारणा की जीत के लिए एक और बात और अधिक आवश्यक हो गई: एक ठोस और एक ही समय में इस सवाल का काफी सरल जवाब मिला - गर्मी कहां से आती है, जो शुरू में ठंड के आंतों को गर्म करती है इतने उच्च तापमान के लिए पृथ्वी? गर्मी के ये स्रोत, जैसा कि अब माना जाता है, दो हैं: क्षय ऊर्जा रेडियोधर्मी तत्वऔर उप-मृदा का गुरुत्वाकर्षण विभेदन. रेडियोधर्मिता के साथ, सब कुछ काफी स्पष्ट है, और स्रोत माध्यमिक है - आधुनिक अनुमानों के अनुसार, यह 15% से अधिक ताप ऊर्जा के लिए जिम्मेदार नहीं है। आंतों के गुरुत्वाकर्षण भेदभाव का विचार (इसका विस्तृत विकास ओ.जी. सोरोख्तिन के नाम से जुड़ा है) इस प्रकार है।

पृथ्वी के द्रव्यमान और आयतन को जानकर (उनकी गणना 18वीं शताब्दी में की गई थी), यह निर्धारित करना आसान है औसतनघनत्व स्थलीय पदार्थ- 5.5 ग्राम/सेमी 3। इस बीच, प्रत्यक्ष अध्ययन के लिए हमारे पास उपलब्ध चट्टानों का घनत्व आधे के रूप में ज्यादा: औसत घनत्वपृथ्वी की पपड़ी का पदार्थ 2.8 ग्राम / सेमी 3 है। इससे यह स्पष्ट होता है कि पदार्थ गहरी आंतपृथ्वी का घनत्व औसत से बहुत अधिक होना चाहिए।

यह ज्ञात है कि पृथ्वी के द्रव्यमान का लगभग 9/10 भाग केवल चार रासायनिक तत्वों - ऑक्सीजन (जो ऑक्साइड का हिस्सा है), सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और लोहे के हिस्से पर पड़ता है। इसलिए, यह पर्याप्त निश्चितता के साथ कहा जा सकता है कि ग्रह की "हल्का" बाहरी परतों में मुख्य रूप से सिलिकॉन यौगिक (एल्युमिनोसिलिकेट्स) होते हैं, जबकि "भारी" आंतरिक परतों में लोहे का समावेश होता है।

पृथ्वी के निर्माण के समय ("गर्म" या "ठंडा" तरीका - हमारे लिए अब यह कोई फर्क नहीं पड़ता), "भारी" और "हल्के" तत्व और उनके यौगिक पूरी तरह मिश्रित नहीं हो सकते थे। हालांकि, उनका गुरुत्वाकर्षण भेदभाव आगे शुरू होता है: गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में, "भारी" यौगिक (लोहा) "सिंक" - ग्रह के केंद्र में डूब जाते हैं, और "प्रकाश" (सिलिकॉन) - इसकी सतह पर "फ्लोट" करते हैं। आइए अब इस प्रक्रिया पर स्थलीय पदार्थ के मानसिक रूप से नक्काशीदार ऊर्ध्वाधर स्तंभ में विचार करें, जिसका आधार ग्रह का केंद्र है, और शीर्ष इसकी सतह है। "डूबता" लोहा लगातार इस स्तंभ के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को अपने आधार पर स्थानांतरित करता है। जिसमें स्थितिज ऊर्जास्तंभ (शरीर के द्रव्यमान के गुणनफल और उसके उत्थान की ऊँचाई के अनुपात में, जो हमारे मामले में पृथ्वी के केंद्र और स्तंभ के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के बीच की दूरी है) लगातार घट रहा है। संरक्षण के नियमों के अनुसार पृथ्वी की कुल ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है; इसलिए, गुरुत्वाकर्षण भेदभाव की प्रक्रिया में खो जाने वाली संभावित ऊर्जा को केवल अणुओं की गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है, अर्थात। गर्मी के रूप में छोड़ा जा सकता है।

भूभौतिकीविदों की गणना से पता चलता है कि यह ऊर्जा 4·10 30 कैलोरी (जो दुनिया के सभी देशों के एक ट्रिलियन कुल परमाणु गोला बारूद के बराबर है) की एक राक्षसी मात्रा है। यह काफी है - यहां तक ​​​​कि रेडियोधर्मी क्षय की ऊर्जा का सहारा लिए बिना - शुरू में ठंडी पृथ्वी की आंतों को पिघली हुई अवस्था में गर्म करने के लिए। हालांकि, अपने पूरे इतिहास में पृथ्वी के गर्मी संतुलन की गणना करते समय, भूभौतिकीविद् इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इसके आंतरिक तापमान कुछ स्थानों पर केवल 1600 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है, ज्यादातर 1200 डिग्री सेल्सियस के आसपास; जिसका अर्थ है कि हमारा ग्रह, पिछले विचारों के विपरीत, कभी पूरी तरह से पिघला नहीं. बेशक, ग्रह लगातार तापीय ऊर्जा खो रहा है क्योंकि यह सतह को ठंडा करता है, लेकिन यह नुकसान काफी हद तक (यदि पूरी तरह से नहीं) सौर विकिरण द्वारा ऑफसेट किया जाता है।

तो, पृथ्वी अपने पूरे इतिहास में एक ठोस पिंड है (इसके अलावा, गहराई में, साथ) उच्च दबाव - बहुतकठोर शरीर), जो, हालांकि, विरोधाभासी रूप से बहुत बड़े निरंतर भार के तहत व्यवहार करता है: अत्यंत चिपचिपा तरल. ग्रह का आकार - थोड़ा फैला हुआ उत्तरी ध्रुव और थोड़ा उदास दक्षिणी ध्रुव वाला एक दीर्घवृत्त - आदर्श रूप से उस से मेल खाता है जिसे तरल को संतुलन की स्थिति में लेना चाहिए। इस "तरल" की मोटाई में, पदार्थ के विशाल द्रव्यमान की अत्यंत धीमी, लेकिन अकल्पनीय रूप से शक्तिशाली गतियाँ लगातार होती रहती हैं, जो ज्वालामुखी, पर्वत निर्माण, महाद्वीपों के क्षैतिज विस्थापन आदि से जुड़ी होती हैं। हम अगले अध्याय में उनकी नियमितताओं पर चर्चा करेंगे। यहां यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि इन सभी प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का स्रोत अंततः ग्रह के आंतों में पदार्थ का समान गुरुत्वाकर्षण भेदभाव है। तदनुसार, जब यह प्रक्रिया पूरी तरह से पूरी हो जाएगी, तो हमारा ग्रह भूगर्भीय रूप से निष्क्रिय हो जाएगा, "मृत" - चंद्रमा की तरह। भूभौतिकीविदों की गणना के अनुसार, अब तक, पृथ्वी पर मौजूद 85% लोहा अपने मूल में डूब चुका है, और शेष 15% को "बसने" में और 1.5 बिलियन वर्ष लगेंगे।

गुरुत्वाकर्षण भेदभाव के परिणामस्वरूप, ग्रह की आंतें (जैसे एक विभाजक में दूध) तीन मुख्य परतों में विभाजित होती हैं: "भारी", "मध्यवर्ती" और "प्रकाश"। आंतरिक "भारी" परत (लगभग 8 ग्राम / सेमी 3 के पदार्थ घनत्व के साथ) - केंद्रीय सार, लोहे और अन्य धातुओं के यौगिकों से मिलकर; 6400 किमी में से जो ग्रह की त्रिज्या बनाते हैं, कोर 2900 किमी के लिए जिम्मेदार है। सतह "प्रकाश" परत (इसके पदार्थ का घनत्व लगभग 2.5 ग्राम / सेमी 3 है) कहा जाता है कुत्ते की भौंक. क्रस्ट की औसत मोटाई केवल 33 किमी है; इसे अंतर्निहित परतों से अलग किया जाता है मोहरोविक सतह, जिससे गुजरने पर प्रसार वेग अचानक बढ़ जाता है लोचदार तरंगें. प्रांतस्था और केंद्रक के बीच एक "मध्यवर्ती" परत होती है - आच्छादन; इसकी चट्टानों का घनत्व लगभग 3.5 ग्राम/सेमी 3 है और आंशिक रूप से पिघली हुई अवस्था में हैं। ऊपरी विरासतसे अलग निचला मेंटलबेसाल्ट की पिघली हुई परत द्वारा सतह से 60-250 किमी दूर स्थित है - एस्थेनोस्फीयर; ऊपरी मेंटल, क्रस्ट के साथ मिलकर बनता है कठिन खोलग्रह - स्थलमंडल(चित्र 4)। एस्थेनोस्फीयर में मैग्मा कक्ष होते हैं जो ज्वालामुखियों को खिलाते हैं, जिसकी गतिविधि पृथ्वी अपने मोबाइल खोल के कारण होती है - हीड्रास्फीयरऔर वातावरण.

चावल। 4. ग्रह की आंतों की संरचना (एक योजनाबद्ध ज्वालामुखी के साथ)

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, ऊपरी मेंटल से ज्वालामुखी प्रक्रियाओं के दौरान पिघलकर और पृथ्वी की पपड़ी बनाने के परिणामस्वरूप, मेग्मा के पतन के परिणामस्वरूप वातावरण और जलमंडल उत्पन्न हुआ। वायुमंडल और जलमंडल में हल्के वाष्पशील पदार्थ (हाइड्रोजन, कार्बन और नाइट्रोजन के यौगिक) होते हैं, जिनकी सामग्री पृथ्वी पर समग्र रूप से बहुत छोटी होती है - अंतरिक्ष की तुलना में लगभग दस लाख गुना कम। इस कमी का कारण यह है कि इन अस्थिर पदार्थों को प्रोटोप्लेनेटरी क्लाउड से "धोया" गया था। सौर पवन(यानी सौर प्लाज्मा प्रवाह) और हल्का दबाव। एक प्रोटोप्लेनेटरी क्लाउड से पृथ्वी के निर्माण के समय, इसके भविष्य के वायुमंडल और जलमंडल के सभी तत्व ठोस पदार्थों की संरचना में एक बाध्य रूप में थे: पानी - हाइड्रॉक्साइड्स में, नाइट्रोजन - नाइट्राइड्स में (और, संभवतः, नाइट्रेट्स में) ), ऑक्सीजन - धातु ऑक्साइड में, कार्बन - ग्रेफाइट, कार्बाइड और कार्बोनेट में।

आधुनिक ज्वालामुखी गैसें लगभग 75% जल वाष्प और 15% कार्बन डाइऑक्साइड हैं, और शेष मीथेन, अमोनिया, सल्फर यौगिक (H 2 S और SO 2) और "खट्टे धुएं" (HCl, HF, HBr, HI) हैं। अक्रिय गैसों के रूप में; मुक्त ऑक्सीजन पूरी तरह से अनुपस्थित है। एल्डन शील्ड के सबसे पुराने (कटारहेन) क्वार्टजाइट्स में गैस के बुलबुले की सामग्री के अध्ययन से पता चला है कि गुणात्मक रचनाये गैसें पूरी तरह से ऊपर सूचीबद्ध चीज़ों के अनुरूप हैं। क्योंकि यह प्राथमिक वातावरण अभी भी बहुत पतला था, पृथ्वी की सतह पर तापमान था विकिरण संतुलन तापमान, सतह द्वारा अवशोषित सौर ताप प्रवाह के संरेखण के परिणामस्वरूप इसके द्वारा विकिरणित ताप प्रवाह के साथ; पृथ्वी के मापदंडों वाले ग्रह के लिए, विकिरण संतुलन का तापमान लगभग 15 ° C होता है।

नतीजतन, ज्वालामुखी गैसों की संरचना से लगभग सभी जल वाष्प को संघनित किया जाना चाहिए, जिससे जलमंडल बनता है। उस में प्राथमिक महासागरपारित, पानी में घुलना, और ज्वालामुखी गैसों के अन्य घटक - अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड, "एसिड धुआं", सल्फर ऑक्साइड और अमोनिया का हिस्सा। नतीजतन, प्राथमिक वातावरण (समुद्र के साथ संतुलन में - जल वाष्प, सीओ 2, सीओ, सीएच 4, एनएच 3, एच 2 एस, अक्रिय गैसें और है मज़बूत कर देनेवाला) पतला रहा और ग्रह की सतह पर तापमान किसी भी तरह से विकिरण संतुलन के बिंदु से विचलित नहीं हुआ, तरल पानी के अस्तित्व की सीमा के भीतर रह गया। इसने सौर मंडल के अन्य ग्रहों से पृथ्वी के मुख्य अंतरों में से एक को पूर्व निर्धारित किया - उस पर एक जलमंडल की निरंतर उपस्थिति।

अपने पूरे इतिहास में जलमंडल का आयतन कैसे बदल गया? पिघला हुआ बेसाल्ट (एस्टेनोस्फीयर में) 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और 5-10 हजार वायुमंडल के दबाव में, 7-8% एच 2 ओ तक घुल जाता है: यह ठीक उतना ही पानी है, जैसा कि ज्वालामुखीविदों द्वारा स्थापित किया गया है। लावा के उच्छेदन के दौरान नष्ट हो गया। इस पानी के अधिकांश भाग (इस प्रकार मेंटल मूल के) ने जलमंडल को फिर से भर दिया, लेकिन इसका कुछ हिस्सा वापस चट्टानों में समा गया। समुद्री क्रस्ट(इस प्रक्रिया को कहा जाता है सर्पीनीकरण) भूभौतिकीविदों की गणना से पता चलता है कि कटारचियन और आर्कियन में, समुद्र के घाटियों में बहुत कम पानी था और यह अभी तक ढका नहीं था मध्य महासागरीय कटक. पानी महासागरों से नहीं, बल्कि नीचे से - सीधे मेंटल से प्रवेश करता है। प्रोटेरोज़ोइक की शुरुआत में, महासागरों का स्तर मध्य-महासागर की लकीरों की चोटियों तक पहुँच गया था, लेकिन पूरे प्रारंभिक प्रोटेरोज़ोइक में, महासागरों में प्रवेश करने वाले पानी की लगभग पूरी मात्रा को समुद्री क्रस्ट की चट्टानों द्वारा अवशोषित कर लिया गया था। मध्य प्रोटेरोज़ोइक की शुरुआत तक, सर्पिनाइज़ेशन की प्रक्रिया समाप्त हो गई और समुद्री क्रस्ट ने अपनी आधुनिक संरचना हासिल कर ली। उस समय से, महासागरों की मात्रा फिर से बढ़ने लगी। यह तब तक जारी रहेगा (धीरे-धीरे मंदी के साथ) जब तक पृथ्वी पर ज्वालामुखी प्रक्रियाएं बंद नहीं हो जातीं।

यदि आप किसी व्यक्ति से पूछते हैं: "समुद्र नमकीन क्यों है?", तो वह लगभग निश्चित रूप से उत्तर देगा: "उसी कारण से जल निकासी वाली झीलें खारी होती हैं (जैसे एल्टन झील, जो हमें टेबल नमक की आपूर्ति करती है): नदियों में बहने वाली नदियाँ समुद्र में एक निश्चित मात्रा में नमक होता है, फिर पानी वाष्पित हो जाता है और नमक रह जाता है।" यह उत्तर गलत है: समुद्र के लवणता की प्रकृति अंतर्देशीय अंत जल की लवणता की तुलना में पूरी तरह से अलग प्रकृति है। तथ्य यह है कि प्राथमिक महासागर के पानी में विभिन्न अशुद्धियाँ थीं। इन अशुद्धियों का एक स्रोत जल में घुलनशील वायुमंडलीय गैसें थीं, दूसरी चट्टानें थीं, जिनसे अपरदन के परिणामस्वरूप (भूमि पर और समुद्र तल पर) विभिन्न पदार्थ. "एसिड स्मोक्स", पानी में घुलकर, हैलोजन एसिड दिया, जो तुरंत सिलिकेट्स (चट्टानों का मुख्य घटक) के साथ प्रतिक्रिया करता है और उनसे समान मात्रा में धातु (मुख्य रूप से क्षारीय और क्षारीय पृथ्वी धातु - Na, Mg, Ca, Sr,) निकाला जाता है। के, ली)। उसी समय, पहला, पानी अम्लीय से लगभग तटस्थ हो गया, और दूसरा, सिलिकेट से निकाले गए तत्वों के लवण घोल में चले गए; इस प्रकार, समंदर का पानी शुरू से खारा था. समुद्र के पानी में धनायनों की सांद्रता पृथ्वी की पपड़ी की चट्टानों में इन धातुओं की प्रचुरता के साथ मेल खाती है, लेकिन समुद्र के पानी में मुख्य आयनों (Cl–, Br–, SO 4–, HCO 3 –) की सामग्री बहुत अधिक है। पहाड़ की नस्लों से निकाली जा सकने वाली उनकी मात्रा से अधिक। इसलिए, भू-रसायनविदों का मानना ​​​​है कि समुद्र के पानी के सभी आयन मेंटल के क्षय के उत्पादों से उत्पन्न हुए, और सभी उद्धरण - नष्ट चट्टानों से।

समुद्र के पानी की अम्लता का निर्धारण करने वाला मुख्य कारक इसमें कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री है (सीओ 2 पानी में घुलनशील है, अब 140 ट्रिलियन टन महासागरों में घुल गया है - वातावरण में निहित 2.6 ट्रिलियन टन के मुकाबले)। महासागरों में, अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट CaCO 3 और घुलनशील बाइकार्बोनेट Ca (HCO 3) 2 के बीच एक गतिशील संतुलन होता है: CO 2 की कमी के साथ, "अतिरिक्त" बाइकार्बोनेट कार्बोनेट और अवक्षेप में बदल जाता है, और CO 2 की अधिकता के साथ। कार्बोनेट बाइकार्बोनेट में बदल जाता है और घोल में चला जाता है। कार्बोनेट-बाइकार्बोनेट बफरसमुद्र में उत्पन्न आरंभिक चरणइसका अस्तित्व, और तब से इसने समुद्र के पानी की अम्लता को स्थिर स्तर पर बनाए रखा है।

जहां तक ​​वातावरण का सवाल है, प्रोटेरोज़ोइक में इसकी संरचना बदलने लगी, जब प्रकाश संश्लेषक जीवों ने मुक्त ऑक्सीजन का उत्पादन (उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि के उप-उत्पाद के रूप में) शुरू किया; अब यह दृढ़ता से स्थापित माना जाता है कि ग्रह पर सभी मुक्त ऑक्सीजन बायोजेनिक मूल के हैं. ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड के विपरीत, पानी में खराब घुलनशील है (वायुमंडलीय और भंग सीओ 2 के बीच का अनुपात, जैसा कि हमने देखा है, 1:60 है, और ओ 2 के लिए यह 130: 1 है), और इसलिए लगभग सभी वृद्धि में ऑक्सीजन वातावरण में है। वहां यह सीओ और सीएच 4 को सीओ 2, एच 2 एस से एस और एसओ 2, और एनएच 3 से एन 2 तक ऑक्सीकरण करता है; देशी सल्फर स्वाभाविक रूप से सतह पर गिर जाता है, कार्बन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड समुद्र में घुल जाता है, और इसके परिणामस्वरूप, केवल रासायनिक रूप से निष्क्रिय नाइट्रोजन (78%) और ऑक्सीजन (21%) वातावरण में रहते हैं। कम करने से वातावरण आधुनिक हो जाता है, ऑक्सीकरण हो जाता है; हालाँकि, हम पृथ्वी पर ऑक्सीजन के इतिहास पर बाद में और अधिक विस्तार से चर्चा करेंगे, जहाँ हम जीवित प्राणियों के प्रारंभिक विकास के बारे में बात करेंगे (अध्याय 5)।

ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के अलावा, वातावरण में तथाकथित की थोड़ी मात्रा होती है ग्रीन हाउस गैसें- कार्बन डाइऑक्साइड, जल वाष्प और मीथेन। यद्यपि वे वायुमंडल का एक नगण्य अंश (1% से कम) बनाते हैं, फिर भी वे वैश्विक जलवायु पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। यह इन गैसों के विशेष गुणों के बारे में है: सूर्य से आने वाली लघु-तरंग विकिरण के लिए अपेक्षाकृत पारदर्शी होने के कारण, वे एक ही समय में पृथ्वी द्वारा अंतरिक्ष में उत्सर्जित लंबी-तरंग विकिरण के लिए अपारदर्शी हैं। इस कारण से, वायुमंडलीय सीओ 2 की मात्रा में भिन्नता ग्रह के ताप संतुलन में महत्वपूर्ण परिवर्तन का कारण बन सकती है: इस गैस की सांद्रता में वृद्धि के साथ, इसके गुणों में वातावरण ग्रीनहाउस की कांच की छत तक पहुंचता है, जो ग्रीनहाउस का ताप प्रदान करता है। दीप्तिमान ऊर्जा को "कब्जा" करके हवा, - ग्रीनहाउस प्रभाव.

पृथ्वी की पपड़ी, जलमंडल और वायुमंडल का निर्माण मुख्य रूप से युवा पृथ्वी के ऊपरी मेंटल से पदार्थों की रिहाई के परिणामस्वरूप हुआ था। वर्तमान में, महासागरीय क्रस्ट का निर्माण मध्य-महासागर की लकीरों में होता है और इसके साथ ही गैसों और थोड़ी मात्रा में पानी निकलता है। युवा पृथ्वी पर क्रस्ट का निर्माण उन्हीं प्रक्रियाओं के कारण हुआ था - उनके कारण, पूरे ग्रह के आयतन के 0.0001% से कम की मोटाई के साथ चट्टान का एक खोल बनाया गया था। इस खोल की संरचना, जो महाद्वीपीय और समुद्री क्रस्ट बनाती है, समय के साथ विकसित हुई, मुख्य रूप से लगभग 100 किमी की गहराई पर आंशिक पिघलने के परिणामस्वरूप मेंटल से तत्वों के उच्च बनाने की क्रिया के कारण। आधुनिक क्रस्ट की औसत रासायनिक संरचना से पता चलता है कि इसमें ऑक्सीजन निहित है अधिकांशसिलिकेट बनाने के लिए सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और अन्य तत्वों के साथ विभिन्न रूपों में संयोजन।

कई आंकड़ों के आधार पर, यह माना जा सकता है कि क्रस्ट के गठन के साथ ज्वालामुखी विस्फोटों के परिणामस्वरूप वाष्पशील तत्वों को मेंटल से छोड़ा गया था। सबसे अधिक संभावना है, शुरू में, वातावरण में कुछ हाइड्रोजन और जल वाष्प के साथ कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन शामिल थे। आधुनिक ऑक्सीजन वातावरण की ओर विकास तब तक नहीं हुआ जब तक जीवन का विकास शुरू नहीं हुआ।

जलमंडल का गठन

पानी अपने तीन राज्यों - तरल, बर्फ और जल वाष्प में - पृथ्वी की सतह पर व्यापक है और 1.4 बिलियन किमी 3 की मात्रा में व्याप्त है। यह सारा पानी लगभग (>97 .) %) महासागरों में स्थित है, और अधिकांश शेष बर्फ ध्रुवीय टोपी और हिमनद (लगभग 2 .) बनाते हैं %). महाद्वीपीय ताजे पानी 1 . से कम का प्रतिनिधित्व करते हैं % कुल मात्रा। वायुमंडल में अपेक्षाकृत कम पानी होता है (वाष्प के रूप में 0.001%)। सामान्य तौर पर, पानी के इन जलाशयों को कहा जाता है जलमंडल

जलमंडल के निर्माण के दौरान जल के स्रोत विवादास्पद हैं। किसी भी स्थिति में, जब पृथ्वी की सतह T . तक ठंडी हो गई हो< 100°С, водяные пары, дегазирующиеся из мантии, сконденсировались.

महासागरों का निर्माण लगभग 3.8 · 10 9 साल पहले हुआ था, जैसा कि समुद्र में डूबी तलछटी चट्टानों की उम्र से पता चलता है।

बहुत कम जलवाष्प वायुमंडल से अंतरिक्ष में प्रवेश करती है, क्योंकि लगभग 15 किमी की ऊंचाई पर कम तापमान के कारण यह संघनित होकर निचले स्तर तक गिर जाता है। वर्तमान में मेंटल से बहुत कम पानी निकाला जा रहा है। इस प्रकार, डीगैसिंग के मुख्य चरण के बाद, भूगर्भीय समय में पृथ्वी की सतह पर पानी की कुल मात्रा में थोड़ा बदलाव आया।

जलमंडल में जल के जलाशयों के बीच परिसंचरण को कहते हैं जल विज्ञान चक्र।

यद्यपि वायुमंडल में निहित जलवाष्प का आयतन छोटा (लगभग 0.013 10 6 किमी3) है, इस जलाशय से पानी लगातार गतिमान है। यह महासागरों की सतह (0.423 10 6 किमी 3 / वर्ष) और भूमि (0.073 10 6 किमी 3 वर्ष) से ​​वाष्पित हो जाता है और वायु द्रव्यमान (0.037 10 6 किमी 3 / वर्ष) के साथ ले जाया जाता है। वातावरण में कम निवास समय (आमतौर पर 10 दिन) के बावजूद, औसत जल परिवहन दूरी लगभग 1000 किमी है। जल वाष्प तब या तो महासागरों (0.386 10 6 किमी 3/वर्ष) या महाद्वीपों (0.110 10 6 किमी 3/वर्ष) में बर्फ या बारिश के रूप में लौटता है। महाद्वीपों पर होने वाली अधिकांश वर्षा तलछट और झरझरा या खंडित चट्टानों के माध्यम से रिसती है, जिससे भूजल बनता है (9.5 10 6 किमी 3); शेष पानी नदियों के रूप में सतह पर बहता है (0.13 10 6 किमी 3) या वायुमंडल में फिर से वाष्पित हो जाता है।

वायुमण्डल में जल का तीव्र परिवहन आवक द्वारा निर्धारित होता है सौर विकिरण. क्रस्ट तक पहुंचने वाला लगभग सभी विकिरण तरल पानी के वाष्पीकरण और वायुमंडलीय जल वाष्प के निर्माण में चला जाता है। शेष विकिरण का अधिकांश भाग क्रस्ट द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है, और इस प्रक्रिया की दक्षता बढ़ती अक्षांश के साथ घट जाती है, मुख्यतः पृथ्वी के गोलाकार आकार के कारण।