წყლის წარმოშობისა და ჰიდროსფეროს წარმოქმნის პრობლემა, მიუხედავად საკმაოდ მაღალი თანამედროვე დონეზეგეომეცნიერებათა განვითარება ჯერ კიდევ ყველაზე ნაკლებად განვითარებულია. არსებობს მრავალი ჰიპოთეზა წყლის წარმოშობისა და ჰიდროსფეროს განვითარების შესახებ, მაგრამ არცერთი მათგანი არ გასულა სამუშაო ჰიპოთეზის, დაგროვების, წინასწარი სისტემატიზაციისა და მასალების განზოგადების ეტაპს.

ყველა ჰიპოთეზა შეიძლება პირობითად გაერთიანდეს ორად დიდი ჯგუფები:

1) ტელურული წარმოშობა;

2) კოსმოსური წარმოშობაწყალი.

ყველაზე დამაჯერებელი ჰიპოთეზები პირველი ჯგუფი, რომლის მიხედვითაც ლითოსფერო, ატმოსფერო და ჰიდროსფერო წარმოიქმნა ერთი პროცესით, მანტიის ნივთიერების დნობისა და გაზის შედეგად. A.P. ვინოგრადოვის თქმით, დედამიწის პროტოპლანეტარული ღრუბლისგან წარმოქმნის დროს, მისი მომავალი ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს ყველა ელემენტი შეკრულ ფორმაში იყო შემადგენლობაში. მყარი: წყალი - ჰიდროქსიდებში, აზოტი - ნიტრიტებში და ნიტრატებში, ჟანგბადი - ლითონის ოქსიდებში, ნახშირბადი - გრაფიტებში, კარბიდებში და კარბონატებში. მიაღწია დაახლოებით თანამედროვე მასას, დედამიწამ დაიწყო დათბობა მისი ნაწლავების გრავიტაციული შეკუმშვის შედეგად და რადიოაქტიური იზოტოპების დაშლის გამო და დაიწყო მატერიის დნობა და დიფერენცირება აქროლად, დაბალი დნობის და ცეცხლგამძლე ნივთიერებებად. მანტია. ცეცხლგამძლე ნივთიერებები დარჩა დედამიწის ნაწლავებში, დაბალი დნობის ნივთიერებები ბაზალტის სახით ქმნიდა დედამიწის ქერქს. აქროლადი ნივთიერებები - ვულკანური აირების წყლის ორთქლი, ნახშირბადის ნაერთები, გოგირდი, ამიაკი, ჰალოგენის მჟავები, წყალბადი, არგონი და ზოგიერთი სხვა აირები - ამოვიდა ზედაპირზე და შექმნა ატმოსფერო და ჰიდროსფერო. უფრო მეტიც, თითქმის მთელი წყლის ორთქლი კონდენსირებული იყო (დედამიწის ზედაპირის ზემოთ ტემპერატურა +15 °C-ს არ აღემატებოდა), გადაიქცა თხევად წყალში და ამგვარად წარმოიქმნა „პრაეოკეანეები“. ვულკანური აირების სხვა კომპონენტები ასევე გადავიდა პირველად ოკეანეში, იხსნება წყალში - ნახშირორჟანგის დიდი ნაწილი, მჟავები, გოგირდის ნაერთები და ამიაკის ნაწილი. მჟავები, განსაკუთრებით წყალში, რეაგირებდნენ კლდის სილიკატებთან, გამოჰყავდათ ტუტე, ტუტე დედამიწა და სხვა ელემენტები. შედეგად, წყალმა შეწყვიტა მჟავეობა და სილიკატებიდან ამოღებული ელემენტების ხსნადი მარილები ოკეანეში გადავიდა, ამიტომ მასში არსებული წყალი მაშინვე მარილიანი გახდა. პირველადი ოკეანე ალბათ ზედაპირული იყო, მაგრამ თითქმის მთელ დედამიწას ფარავდა. ჰიდროსფეროს მასის მატებასთან ერთად გაიზარდა ოკეანის მოცულობაც და შეიცვალა მისი მონახაზები, რაც დაკავშირებული იყო კონტინენტური და ოკეანეური ქერქის წარმოქმნასთან. ოკეანის ზედაპირიდან აორთქლდა წყალი (სუფთა), რომელიც წვიმის სახით დაბრუნდა დედამიწის ზედაპირზე, წარმოქმნა ხმელეთის წყლები. ოკეანის, მიწის და ატმოსფეროს წყლებმა შეადგინეს ერთი მიწიერი გარსი - ჰიდროსფერო. ამან განსაზღვრა დედამიწის ერთ-ერთი სპეციფიკური მახასიათებელი, რომელიც განასხვავებს მას მზის სისტემის სხვა პლანეტებისგან - მასზე ჰიდროსფეროს მუდმივი არსებობა.

2.2 პლანეტის წყლის რესურსები

"ჰიდროსფეროს" კონცეფცია მუდმივად იცვლება. ამჟამად ჰიდროსფერო ჩვეულებრივად ეძახიან დედამიწის წყლის გარსს, მათ შორის ყველა შეუზღუდავ წყალს, მიუხედავად მისი მდგომარეობისა: თხევადი, მყარი, აირისებრი.

ქვედა ხაზიჰიდროსფერო აღებულია მანტიის ზედაპირის დონეზე (მოჰოროვიჩის ზედაპირი), ხოლო ზედა გადის ატმოსფეროს ზედა ფენებში. ჰიდროსფერო მოიცავს მსოფლიო ოკეანეს, ხმელეთის წყლებს (მდინარეები, ტბები, ჭაობები, მყინვარები), ატმოსფერული ტენიანობა, ისევე როგორც მიწისქვეშა წყლები, რომლებიც ყველგან გვხვდება კონტინენტებზე, ტბისა და ზღვის დეპრესიების ფსკერზე და მარადიული ყინულის სისქის ქვეშ.

ამრიგად, როგორც გეოგრაფიული გარსის ნაწილი, ჰიდროსფერო მოიცავს მიწიერი ჭურვების მთელ კომპლექსს. ჰიდროსფერო უწყვეტია, რადგან ლითო- და ატმოსფერო უწყვეტია და ერთია. მისი ერთიანობა მდგომარეობს დედამიწის მანტიიდან ყველა ბუნებრივი წყლის საერთო წარმოშობაში, მათი ევოლუციის ერთიანობაში, ყველა ტიპის წყლის ურთიერთდაკავშირებაში და ერთი ტიპის წყლის მეორეზე გადაცემის უნარში, ბუნებაში მათი ფუნქციების ერთიანობაში. (ნივთიერებისა და ენერგიის გაცვლა).

დედამიწაზე წყლის მსოფლიო მარაგი კოლოსალურია. ჰიდროსფეროს მთლიანი მოცულობა უახლესი მონაცემებით (ცხრილი 2.1) არის დაახლოებით 1390 მილიონი კმ 3. თუ ჰიდროსფეროს ყველა წყალი თანაბრად გადანაწილდება დედამიწის ზედაპირზე, მისი ფენის სისქე დაახლოებით 2,5 კმ იქნება.

ვარაუდობენ, რომ წყლის ეს რაოდენობა გეოლოგიურ დროში პრაქტიკულად უცვლელი რჩება, მიუხედავად იმისა, რომ გრძელდება

ცხრილი 2.1 - მსოფლიო წყლის რეზერვები

ჰიდროსფეროს ნაწილები	გავრცელების არეალი, მილიონი კმ 2	წყლის მოცულობა, ათასი კმ 3	წყლის ფენა, მ	Გაზიარება მსოფლიო რეზერვები, %
მთლიანი წყალმომარაგებიდან	მტკნარი წყლიდან
მსოფლიო ოკეანე	361,26	1340,74		96,49	–
მიწისქვეშა წყლები (გრავიტაციული და კაპილარული)	134,73	23,40		1,68	–
ძირითადად სუფთა მიწისქვეშა წყლები	134,73	10,53		0,76	29,39
მიწის ტენიანობა	82,00	0,02	0,24	0,001	0,06
მყინვარები და მუდმივი თოვლის საფარი მათ შორის:	16,23	24,87		1,79	69,41
ანტარქტიდაში	13,98	22,41		1,61	62,55
გრენლანდიაში	1,80	2,34		0,17	6,53
Ზე არქტიკული კუნძულები(კანადის არქტიკული არქიპელაგი, ახალი დედამიწა, ჩრდილოეთ მიწა, ფრანც იოზეფის მიწა, სვალბარდი, პატარა კუნძულები)	0,23	0,08		0,006	0,22
AT მთიან ადგილებშიარქტიკისა და ანტარქტიდის გარეთ	0,22	0,04		0,003	0,11
მიწის ყინული მუდმივი ყინვის ზონაში	21,00	0,30		0,022	0,84
წყლის მარაგი ტბებში მათ შორის:	2,06	0,18		0,013	–
ახალში	1,24	0,09		0,0065	0,25
მარილიანში	0,82	0,09		0,0065	–
ჭაობის წყლები	2,68	0,01	3,73	0,0007	0,03
წყლები მდინარის კალაპოტებში	148,84	0,002	0,013	0,0001	0,006
ბიოლოგიური წყალი(ცოცხალ ორგანიზმებსა და მცენარეებში შემავალი წყალი)	510,10	0,001	0,002	0,0001	0,003
წყალი ატმოსფეროში	510,10	0,01	0,02	0,0007	0,03
სულ წყალმომარაგება	510,10	1389,53			–
სუფთა წყალი	148,84	35,83		2,58

Შენიშვნა. მიწისქვეშა წყლების მარაგის გაანგარიშება განხორციელდა შესაბამისად ცალკეული კონტინენტებიანტარქტიდაში მიწისქვეშა წყლების მარაგების გამოკლებით, სავარაუდოთ 2 მილიონი კმ 3, მათ შორის ძირითადად მტკნარი წყალი - დაახლოებით 1 მილიონი. კმ 3.

სურათი 2.1 - დედამიწის წყლის რესურსები (· 10 6 კმ 3), მიხედვით

წყლის შემოდინება მანტიიდან და კოსმოსიდან (კომეტების ყინულის ბირთვები, მეტეორიული მატერია, მტვერი...) და მისი დაკარგვა ფოტოსინთეზის შედეგად წყლის დაშლისა და კოსმოსში მსუბუქი აირების დაშლის გამო. თუმცა, 2.1 ცხრილში ჩამოთვლილი მისი ცალკეული სახეობების თანაფარდობა არ შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი და აბსოლუტურად ზუსტი. იგი შეიცვალა დედამიწის ცხოვრების სხვადასხვა პერიოდში. ლიტერატურაში არსებული მონაცემები ჰიდროსფეროს ნაწილების თანაფარდობის შესახებ გარკვეულწილად განსხვავებულია (სურათი 2.1).

თანამედროვე ეპოქაში წყლის ძირითადი მარაგი კონცენტრირებულია მსოფლიო ოკეანეში (96,5%). ჰიდროსფეროში მტკნარი წყალი მთლიანი წყლის მარაგის მხოლოდ 2,58%-ს შეადგენს. ყველაზე მტკნარ წყალს შეიცავს ანტარქტიდის, არქტიკისა და მთიანი ქვეყნების მყინვარები და თოვლის საფარი (ჰიდროსფეროს მოცულობის 1,78% ან დედამიწაზე მტკნარი წყლის მარაგის 69,3%). თუ მთელი ყინული თანაბრად ნაწილდება ზედაპირზე გლობუსიის დაფარავს მას 53 მ ფენით და თუ ყინულის ეს მასები გადნება, მაშინ ყინულის დონე თანაბრად ნაწილდება დედამიწის ზედაპირზე, დაფარავს მას 53 მ ფენით და თუ ეს ყინულის მასები დნება, შემდეგ ოკეანის დონე 64 მ-ით მოიმატებს. მყინვარები იკავებენ განსაკუთრებული ადგილიდედამიწაზე წყლის ციკლში, რადგან ისინი ინარჩუნებენ ტენიანობას მყარ მდგომარეობაში მრავალი წლის განმავლობაში. საშუალოდ, მყინვარზე ჩამოვარდნილი ფიფქი იქ ისვენებს 8000 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, სანამ ისევ წყალში გადაიქცევა და ჩავარდება. აქტიური ცირკულაციაწყალი.

ლითოსფეროში წყლის უზარმაზარი მარაგია დაგროვილი. მტკნარი მიწისქვეშა წყლების წილი დედამიწაზე მტკნარი წყლის მთლიან მარაგში 29,4%-ია. მდინარეებზე მოდის 0,006%, მტკნარი ტბები - 0,25%, ატმოსფეროში შემავალი წყალი - 0,03%. სულსუფთა წყალი. წყალმომარაგებისთვის შესაფერისი მტკნარი წყლის წილი შეადგენს 4,2 მლნ კმ 3, ანუ ჰიდროსფეროს მოცულობის მხოლოდ 0,3%.

საინტერესო ფაქტია, რომ ზედაპირული მტკნარი წყლის ყველაზე დიდი საცავი არის ბაიკალის ტბა, რომელიც შეიცავს მსოფლიოს მთლიანი ზედაპირული მტკნარი წყლის მარაგის 1/5-ს. ამას სხვა მაგალითიც შეიძლება დაადასტუროს. თუ ვივარაუდებთ, რომ წყლის მარაგი ტბიდან ამოიღება, მაშინ ტბის გამოთავისუფლებული მოცულობის შევსება ყველა მდინარით მოხდება მხოლოდ 250-300 წელიწადში, იმ პირობით, რომ ტბიდან წყალი არ დაიხარჯება. ჩამონადენი და აორთქლება.

წყლის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები

წყალი - დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე საოცარი ნაერთი - დიდი ხანია აოცებდა მკვლევარებს მისი მრავალი ფიზიკური თვისების უჩვეულოობით:

1) ამოუწურვა, როგორც ნივთიერება და ბუნებრივი რესურსი; თუ დედამიწის ყველა სხვა რესურსი ნადგურდება ან იფანტება, მაშინ წყალი, როგორც იქნა, გამოდის აქედან, იღებს სხვადასხვა ფორმებსა თუ მდგომარეობას: გარდა თხევადი, მყარი და აირისებრი. ეს არის ამ ტიპის ერთადერთი ნივთიერება და რესურსი. ეს თვისება უზრუნველყოფს წყლის ყოვლისმომცველ არსებობას, ის სწვდება დედამიწის მთელ გეოგრაფიულ გარსს და ასრულებს მასში მრავალფეროვან სამუშაოს.

2) მხოლოდ მისთვის დამახასიათებელი გაფართოება გამაგრების (გაყინვის) დროს და მოცულობის შემცირება დნობისას (თხევად მდგომარეობაში გადასვლა).

3) მაქსიმალური სიმკვრივე+4 °C ტემპერატურაზე და ამას უკავშირდება მნიშვნელოვანი თვისებებიბუნებრივი და ბიოლოგიური პროცესებისთვის, მაგალითად, წყლის ობიექტების ღრმა გაყინვის გამორიცხვა. როგორც წესი, მაქსიმალური სიმკვრივე ფიზიკური სხეულებიდაფიქსირდა გაყინვის წერტილში. გამოხდილი წყლის მაქსიმალური სიმკვრივე შეინიშნება არანორმალურ პირობებში - 3,98-4°C ტემპერატურაზე (ან მომრგვალებული +4°C), ანუ გამაგრების (გაყინვის) წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე. როდესაც წყლის ტემპერატურა გადახრის 4 °C-დან ორივე მიმართულებით, წყლის სიმკვრივე მცირდება.

4) დნობის (დნობის) დროს ყინული ცურავს წყლის ზედაპირზე (სხვა სითხეებისგან განსხვავებით).

5) წყლის სიმკვრივის ანომალიური ცვლილება იწვევს წყლის მოცულობის იგივე ანომალიურ ცვლილებას გაცხელებისას: ტემპერატურის მატებით 0-დან 4 ° C-მდე, გაცხელებული წყლის მოცულობა მცირდება და მხოლოდ შემდგომი მატებით იწყებს მატებას. . თუ ტემპერატურის დაქვეითებით და თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გადასვლისას წყლის სიმკვრივე და მოცულობა შეიცვალა ისევე, როგორც ეს ხდება ნივთიერებების უმრავლესობის შემთხვევაში, მაშინ როცა ზამთარი მოახლოვდება, ბუნებრივი ზედაპირის ფენები. წყლები გაცივდება 0°C-მდე და ჩაიძირება ფსკერზე, ათავისუფლებს ადგილს, უფრო თბილ ფენებს და ასე გაგრძელდება მანამ, სანამ წყალსაცავის მთელი მასა არ შეიძენს ტემპერატურას 0°C. გარდა ამისა, წყალი დაიწყებდა გაყინვას, შედეგად წარმოქმნილი ყინულის ნაკადები ძირში ჩაიძირებოდა და წყალსაცავი მთელ სიღრმეზე გაიყინებოდა. ამავდროულად, წყალში სიცოცხლის მრავალი ფორმა შეუძლებელი იქნებოდა. მაგრამ რადგან წყალი აღწევს უმაღლეს სიმკვრივეს 4 °C-ზე, მისი ფენების მოძრაობა, რომელიც გამოწვეულია გაგრილებით, მთავრდება ამ ტემპერატურის მიღწევისას. ტემპერატურის შემდგომი შემცირებით, გაცივებული ფენა, რომელსაც აქვს უფრო დაბალი სიმკვრივე, რჩება ზედაპირზე, იყინება და ამით იცავს ქვემო ფენებს შემდგომი გაგრილებისა და გაყინვისგან.

6) წყლის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლას თან ახლავს შესაბამისი რაოდენობის სითბოს ხარჯები (აორთქლება, დნობა) ან გამოყოფა (კონდენსაცია, გაყინვა). 1 გრ ყინულის დნობას სჭირდება 677 კალორია, ხოლო 1 გრ წყლის აორთქლებას 80 კალორია ნაკლები. ყინულის დნობის მაღალი ლატენტური სითბო უზრუნველყოფს თოვლისა და ყინულის ნელ დნობას.

7) შედარებით მარტივად აირისებრ მდგომარეობაში გადასვლის (აორთქლების) უნარი არა მხოლოდ დადებით, არამედ უარყოფით ტემპერატურაზეც. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, აორთქლება ხდება გვერდის ავლით თხევადი ფაზა- მყარიდან (ყინული, თოვლი) დაუყოვნებლივ ორთქლში. ამ ფენომენს სუბლიმაცია ეწოდება.

8) თუ შევადარებთ ჰიდრიდების დუღილისა და გაყინვის წერტილებს, ელემენტებით ჩამოყალიბებულიპერიოდული ცხრილის მეექვსე ჯგუფი (სელენი H 2 Se, ტელურუმი H 2 Te) და წყალი (H 2 O), შემდეგ, მათთან ანალოგიით, წყლის დუღილის წერტილი უნდა იყოს დაახლოებით 60 ° C, ხოლო გაყინვის წერტილი უნდა იყოს. იყოს 100 ° C-ზე დაბლა. მაგრამ აქ ჩნდება წყლის ძალიან ანომალიური თვისებები - 1 ატმოსფეროს ნორმალურ წნევაზე. წყალი ადუღდება +100°C-ზე და იყინება 0°C-ზე.

9) ბუნების ცხოვრებაში დიდი მნიშვნელობა აქვს იმ ფაქტს, რომ წყალს აქვს ანომალიურად მაღალი სითბოსუნარიანობა, ჰაერზე 3000-ჯერ მეტი. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც 1 მ 3 წყალი გაცივდება 1 0 C ტემპერატურაზე, 3000 მ 3 ჰაერი თბება იმავე რაოდენობით. ამიტომ, სითბოს დაგროვებით, ოკეანე აქვს დარბილების ეფექტი სანაპირო ზონების კლიმატზე.

10) წყალი შთანთქავს სითბოს აორთქლებისა და დნობის დროს, გამოყოფს მას ორთქლიდან კონდენსაციისა და გაყინვის დროს.

11) წყლის უნარი გაფანტული მედიამაგალითად, წვრილ ფოროვან ნიადაგებში ან ბიოლოგიურ სტრუქტურებში, გადადის შეკრულ ან დისპერსიულ მდგომარეობაში. ამ შემთხვევებში ძალიან იცვლება წყლის თვისებები (მისი მობილურობა, სიმკვრივე, გაყინვის წერტილი, ზედაპირული დაძაბულობა და სხვა პარამეტრები), რომლებიც ძალზე მნიშვნელოვანია ბუნებრივ და ბიოლოგიურ სისტემებში მიმდინარე პროცესებისთვის.

12) წყალი უნივერსალური გამხსნელია, შესაბამისად, არა მარტო ბუნებაში, არამედ ლაბორატორიულ პირობებშიც არ არსებობს იდეალურად სუფთა წყალი იმ მიზეზით, რომ მას შეუძლია დაშალოს ნებისმიერი ჭურჭელი, რომელშიც ის არის ჩასმული. არსებობს ვარაუდი, რომ იდეალურად სუფთა წყლის ზედაპირული დაძაბულობა ისეთი იქნება, რომ შესაძლებელი იქნება მასზე სრიალი. წყლის დაშლის უნარი უზრუნველყოფს ნივთიერებების გადატანას გეოგრაფიული კონვერტი, საფუძვლად უდევს ნივთიერებების გაცვლას ორგანიზმებსა და გარემოს შორის, კვების ცენტრში.

13) ყველა სითხედან (ვერცხლისწყლის გარდა), წყალს აქვს ყველაზე მაღალი ზედაპირული წნევა და ზედაპირული დაძაბულობა: \u003d 75 10 -7 ჯ / სმ 2 (გლიცერინი - 65, ამიაკი - 42 და ყველა დანარჩენი - 30 10 -7 ჯ ქვემოთ. / სმ 2). ამის გამო წყლის წვეთი ბურთის ფორმას იღებს და მყარ სხეულებთან შეხებისას სველდება მათი უმეტესობის ზედაპირს. ამიტომ მას შეუძლია აწიოს ქანებისა და მცენარეების კაპილარები, რაც უზრუნველყოფს ნიადაგის ფორმირებას და მცენარეთა კვებას.

14) წყალს აქვს მაღალი თერმული სტაბილურობა. წყლის ორთქლი წყალბადად და ჟანგბადად დაშლას იწყებს მხოლოდ 1000 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე.

15) ქიმიურად სუფთა წყალი ელექტროენერგიის ძალიან ცუდი გამტარია. დაბალი შეკუმშვის გამო, ხმის და ულტრაბგერითი ტალღები კარგად ვრცელდება წყალში.

16) წყლის თვისებები ძლიერ იცვლება წნევისა და ტემპერატურის გავლენის ქვეშ. ასე რომ, წნევის მატებასთან ერთად, წყლის დუღილის წერტილი იზრდება, ხოლო გაყინვის წერტილი, პირიქით, მცირდება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, წყლის ზედაპირული დაძაბულობა, სიმკვრივე და სიბლანტე მცირდება და წყალში ბგერის ელექტრული გამტარობა და სიჩქარე იზრდება.

წყლის ანომალიური თვისებები ერთად აღებული, რაც მიუთითებს მის უკიდურესად მაღალ წინააღმდეგობას ექსპოზიციის მიმართ გარეგანი ფაქტორები, გამოწვეულია მოლეკულებს შორის დამატებითი ძალების არსებობით, რომელსაც წყალბადის ბმები ეწოდება. წყალბადის ბმის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ წყალბადის იონს, რომელიც მიბმულია სხვა ელემენტის ზოგიერთ იონთან, შეუძლია ელექტროსტატიკურად მიიზიდოს იგივე ელემენტის იონი სხვა მოლეკულიდან. წყლის მოლეკულას აქვს კუთხოვანი სტრუქტურა: მისი შემადგენელი ბირთვები ყალიბდება ტოლფერდა სამკუთხედი, რომლის ფუძესთან არის ორი პროტონი, ხოლო ზევით - ჟანგბადის ატომის ბირთვი (სურათი 2.2).

სურათი 2.2 - წყლის მოლეკულის სტრუქტურა

მოლეკულაში არსებული 10 ელექტრონიდან (5 წყვილი) ერთი წყვილი (შიდა ელექტრონები) მდებარეობს ჟანგბადის ბირთვთან, ხოლო დანარჩენი 4 წყვილი ელექტრონიდან (გარე), ერთი წყვილი სოციალიზებულია თითოეულ პროტონსა და ჟანგბადს შორის. ბირთვი, ხოლო 2 წყვილი რჩება განუსაზღვრელი და მიმართულია პროტონებისგან ტეტრაედრის საპირისპირო წვეროებზე. ამრიგად, წყლის მოლეკულაში არის ტეტრაედრის წვეროებზე განლაგებული მუხტების 4 პოლუსი: 2 უარყოფითი, რომელიც შექმნილია ელექტრონის სიმკვრივის სიჭარბით ელექტრონების მარტოხელა წყვილების ადგილებზე და 2 დადებითი, რომელიც იქმნება ადგილებზე მისი დეფიციტით. პროტონების.

შედეგად, წყლის მოლეკულა აღმოჩნდება ელექტრული დიპოლური. ერთი წყლის მოლეკულის დადებითი პოლუსი იზიდავს მეორე წყლის მოლეკულის უარყოფით პოლუსს. შედეგი არის ორი, სამი ან მეტი მოლეკულის აგრეგატები (ან მოლეკულების გაერთიანებები) (სურათი 2.3).

სურათი 2.3 - ასოცირებული მოლეკულების წარმოქმნა წყლის დიპოლებით:

1 - მონოჰიდროლი H 2 O; 2 - დიჰიდროლი (H2O)2; 3 - ტრიჰიდროლი (H 2 O) 3

ამრიგად, წყალში ერთდროულად არის ერთჯერადი, ორმაგი და სამმაგი მოლეკულები. მათი შემცველობა იცვლება ტემპერატურის მიხედვით. ყინული ძირითადად შეიცავს ტრიჰიდროლებს, რომელთა მოცულობა მეტია მონოჰიდროლებსა და დიჰიდროლებზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე, მოლეკულებს შორის მიზიდულობის ძალები სუსტდება, ხოლო თხევად მდგომარეობაში წყალი წარმოადგენს ტრი-, დი- და მონოჰიდროლების ნარევს. ტემპერატურის შემდგომი მატებით, ტრიჰიდროლის და დიჰიდროლის მოლეკულები იშლება; 100 ° C ტემპერატურაზე წყალი შედგება მონოჰიდროლებისგან (ორთქლი).

განუყოფელის არსებობა ელექტრონული წყვილიგანსაზღვრავს ორი წყალბადის ბმის წარმოქმნის შესაძლებლობას. კიდევ ორი ​​ბმა წარმოიქმნება წყალბადის ორი ატომის გამო. შედეგად, წყლის თითოეულ მოლეკულას შეუძლია შექმნას ოთხი წყალბადის ბმა (სურათი 2.4).

სურათი 2.4 - წყალბადის ბმებიწყლის მოლეკულებში:

- წყალბადის ბმის აღნიშვნა

წყალში წყალბადის ობლიგაციების არსებობის გამო მისი მოლეკულების განლაგებაში შეინიშნება წესრიგის მაღალი ხარისხი, რაც მას აახლოებს მყარ სხეულთან და სტრუქტურაში ჩნდება მრავალი სიცარიელე, რაც მას ძალიან ფხვიერს ხდის. ყინულის სტრუქტურა ყველაზე ნაკლებად მკვრივ სტრუქტურებს მიეკუთვნება. მასში არის სიცარიელეები, რომელთა ზომები რამდენადმე აღემატება H 2 O მოლეკულის ზომებს.როდესაც ყინული დნება, მისი სტრუქტურა ნადგურდება. მაგრამ თხევად წყალშიც კი შენარჩუნებულია წყალბადის ბმები მოლეკულებს შორის: ჩნდება ასოციაციები - კრისტალური წარმონაქმნების ემბრიონები. ამ თვალსაზრისით, წყალი, როგორც იქნა, შუალედურ მდგომარეობაშია კრისტალურ და თხევად მდგომარეობებს შორის და უფრო ჰგავს მყარს, ვიდრე იდეალური სითხე. თუმცა, ყინულისგან განსხვავებით, თითოეული ასოციაცია ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში არსებობს. მოკლე დრო: მუდმივად ხდება ზოგიერთის განადგურება და სხვა აგრეგატების ფორმირება. ასეთი „ყინულის“ აგრეგატების სიცარიელეებში შესაძლებელია წყლის ცალკეული მოლეკულების განთავსება, ხოლო წყლის მოლეკულების შეფუთვა უფრო მკვრივი ხდება. სწორედ ამიტომ, როდესაც ყინული დნება, წყლის მიერ დაკავებული მოცულობა მცირდება, მისი სიმკვრივე იზრდება. +4 °C ტემპერატურაზე წყალს აქვს ყველაზე მკვრივი შეფუთვა.

როდესაც წყალი თბება, სითბოს ნაწილი იხარჯება წყალბადის ბმების გაწყვეტაზე. ეს ხსნის წყლის მაღალ სითბოსუნარიანობას. წყალბადის ბმები წყლის მოლეკულებს შორის მთლიანად განადგურებულია, როდესაც წყალი ორთქლში გადადის.

წყლის სტრუქტურის სირთულე განპირობებულია არა მხოლოდ მისი მოლეკულის თვისებებით, არამედ იმითაც, რომ ჟანგბადისა და წყალბადის იზოტოპების არსებობის გამო წყალი შეიცავს სხვადასხვა მოლეკულური წონის მოლეკულებს (18-დან 22-მდე). ყველაზე გავრცელებულია „რეგულარული“ მოლეკულა 18 მოლეკულური მასით. დიდი მოლეკულური წონის მოლეკულების შემცველობა მცირეა. ამრიგად, "მძიმე წყალი" (მოლეკულური წონა 20) არის წყლის ყველა მარაგის 0,02%-ზე ნაკლები. ის არ გვხვდება ატმოსფეროში, ტონაში მდინარის წყალიის არ აღემატება 150 გ-ს, ზღვა -160-170 გ, თუმცა მისი არსებობა „ჩვეულებრივ“ წყალს უფრო მეტ სიმკვრივეს ანიჭებს, გავლენას ახდენს მის სხვა თვისებებზე.

საოცარი თვისებებიწყალმა დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენა და განვითარება დაუშვა. მათი წყალობით წყალს შეუძლია შეუცვლელი როლი შეასრულოს გეოგრაფიულ კონვერტში მიმდინარე ყველა პროცესში.

შესავალი

ამ ნაშრომში განხილულია თემა „ჰიდროსფერო და დედამიწის ატმოსფერო“.

დედამიწის თხევად გარსს, რომელიც მოიცავს მისი ზედაპირის 70,8%-ს, ეწოდება ჰიდროსფერო. ოკეანეები წყლის მთავარი რეზერვუარებია. ისინი შეიცავს მსოფლიო წყლის მარაგის 97%-ს. ოკეანეებში დინებები გადააქვს სითბოს ეკვატორული რეგიონებიდან პოლარულ რეგიონებში და ამით გარკვეულწილად არეგულირებს დედამიწის კლიმატს. ასე რომ, გოლფსტრიმი, რომელიც იწყება მექსიკის სანაპიროდან და ატარებს თბილი წყლებისვალბარდის სანაპირომდე მივყავართ იმ ფაქტს, რომ საშუალო ტემპერატურა ჩრდილო-დასავლეთ ევროპაბევრად აღემატება ჩრდილო-აღმოსავლეთ კანადის ტემპერატურას.

თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, დედამიწაზე დიდი ზომის წყლის არსებობამ გადამწყვეტი როლი ითამაშა ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის გაჩენაში. დედამიწაზე წყლის ნაწილი, საერთო მოცულობით დაახლოებით 24 მილიონი კმ 3, მყარ მდგომარეობაშია, ყინულისა და თოვლის სახით. ყინული ფარავს დაახლოებით 3%-ს დედამიწის ზედაპირი. თუ ეს წყალი თხევად მდგომარეობაში გადაქცეულიყო, მაშინ მსოფლიო ოკეანის დონე 62 მეტრით გაიზრდებოდა. ყოველწლიურად დედამიწის ზედაპირის დაახლოებით 14% დაფარულია თოვლით. თოვლი და ყინული ირეკლავს მზის სხივების ენერგიის 45-დან 95%-მდე, რაც საბოლოო ჯამში იწვევს დედამიწის ზედაპირის დიდი ტერიტორიების მნიშვნელოვან გაგრილებას. გამოთვლილია, რომ თუ მთელი დედამიწა თოვლით დაიფარება, მაშინ მის ზედაპირზე საშუალო ტემპერატურა ამჟამინდელი +15 C-დან 88 C-მდე დაეცემა.

დედამიწის ზედაპირის საშუალო ტემპერატურა 40 C-ით მეტია იმ ტემპერატურაზე, რომელიც დედამიწას უნდა ჰქონდეს მზის სხივებით განათებული. ეს ისევ წყალთან, უფრო ზუსტად, წყლის ორთქლთან არის დაკავშირებული. ფაქტია რომ მზის სხივებიდედამიწის ზედაპირიდან არეკლილი, შეიწოვება წყლის ორთქლით და ირეკლება უკან დედამიწაზე. ამას ჰქვია სათბურის ეფექტი.

დედამიწის საჰაერო გარსი, ატმოსფერო, უკვე საკმარისად დეტალურად არის შესწავლილი. ატმოსფეროს სიმკვრივე დედამიწის ზედაპირთან არის 1,22 10 -3 გ/სმ 3 . თუ ვსაუბრობთ ატმოსფეროს ქიმიურ შემადგენლობაზე, მაშინ აქ მთავარი კომპონენტია აზოტი; მისი პროცენტი წონით არის 75,53%. დედამიწის ატმოსფეროში ჟანგბადი 23,14%-ია, სხვა აირებიდან ყველაზე წარმომადგენლობითია არგონი - 1,28%, ნახშირორჟანგი ატმოსფეროში მხოლოდ 0,045%. ატმოსფეროს ეს შემადგენლობა შენარჩუნებულია 100-150 კმ სიმაღლემდე. Ზე მაღალი სიმაღლეებიაზოტი და ჟანგბადი ატომურ მდგომარეობაშია. 800 კმ სიმაღლიდან ჭარბობს ჰელიუმი, ხოლო 1600 კმ-დან წყალბადი, რომელიც ქმნის წყალბადის გეოკორონას, რომელიც ვრცელდება დედამიწის რამდენიმე რადიუსამდე.

ატმოსფერო იცავს დედამიწაზე არსებულ ყველაფერს მზისა და კოსმოსური სხივების ულტრაიისფერი გამოსხივების მავნე ზემოქმედებისგან - მაღალი ენერგიის ნაწილაკები, რომლებიც მისკენ მოძრაობენ ყველა მხრიდან თითქმის სინათლის სიჩქარით.

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ დედამიწის ჰიდროსფეროს და ატმოსფეროს.

1. ჰიდროსფერო

ჰიდროსფერო(ჰიდრო ... და სფეროდან) - დედამიწის წყვეტილი წყლის გარსი, რომელიც მდებარეობს ატმოსფეროსა და დედამიწის მყარ ქერქს (ლითოსფერო) შორის და წარმოადგენს ოკეანეების, ზღვების და მიწის ზედაპირული წყლების ერთობლიობას. უფრო მეტში ფართო გაგებითჰიდროსფერო ასევე მოიცავს მიწისქვეშა წყლებს, ყინულს და თოვლს არქტიკასა და ანტარქტიდაში, ასევე ატმოსფერულ წყალსა და ცოცხალ ორგანიზმებში არსებულ წყალს. ჰიდროსფეროში წყლის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ზღვებში და ოკეანეებში, წყლის მასების მოცულობით მეორე ადგილი უკავია მიწისქვეშა წყლებს, მესამე არის არქტიკისა და ანტარქტიდის რეგიონების ყინული და თოვლი. მიწის ზედაპირული წყლები, ატმოსფერული და ბიოლოგიურად შეკრული წყლები შეადგენენ ჰიდროსფეროში წყლის მთლიანი მოცულობის პროცენტულ ნაწილს (ნახ. 1). Ქიმიური შემადგენლობაჰიდროსფერო უახლოვდება საშუალო შემადგენლობას ზღვის წყალი.

ზედაპირული წყლები, რომლებიც შედარებით მცირე წილს იკავებენ ჰიდროსფეროს მთლიან მასაში, მიუხედავად ამისა, მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ჩვენი პლანეტის ცხოვრებაში, რაც არის წყლის მომარაგების, სარწყავი და მორწყვის მთავარი წყარო. ჰიდროსფეროს წყლები მუდმივ ურთიერთქმედებაშია ატმოსფეროსთან, დედამიწის ქერქთან და ბიოსფეროსთან. ამ წყლების ურთიერთქმედება და ურთიერთგადასვლა ერთი ტიპის წყლიდან მეორეზე ქმნის წყლის კომპლექსურ ციკლს მსოფლიოში. ჰიდროსფერო იყო პირველი ადგილი, სადაც სიცოცხლე წარმოიშვა დედამიწაზე. მხოლოდ პალეოზოური ეპოქის დასაწყისში დაიწყო ცხოველების თანდათანობითი მიგრაცია და მცენარეული ორგანიზმებიმიწაზე.

წყლის ტიპები	სახელი	მოცულობა, მილიონი კმ 3	რაოდენობა ჰიდროსფეროს მთლიან მოცულობასთან მიმართებაში,%
ზღვის წყლები
მიწისქვეშა (მიწის გარდა) წყალი	დაუფარავი
ყინული და თოვლი (არქტიკა, ანტარქტიდა, გრენლანდია, მთის ყინულის რეგიონები)
მიწის ზედაპირული წყლები: ტბები, წყალსაცავები, მდინარეები, ჭაობები, ნიადაგის წყლები
ატმოსფერული წყლები	ატმოსფერული
	ბიოლოგიური

ბრინჯი. 1. ჰიდროსფეროს წყლების სახეები

2. ატმოსფერო

ატმოსფეროდედამიწა (ბერძნული ატმოსიდან - ორთქლი და სფაირა - ბურთი) - აირისებრი გარსი, დედამიწის გარშემო. ატმოსფერო ითვლება დედამიწის ირგვლივ იმ არეალად, რომელშიც აიროვანი გარემო ბრუნავს მთელ დედამიწასთან ერთად. ატმოსფეროს მასა დაახლოებით 5,15-10 15 ტონაა.ატმოსფერო იძლევა დედამიწაზე სიცოცხლის შესაძლებლობას და აქვს დიდი გავლენაადამიანის ცხოვრების სხვადასხვა ასპექტზე.

ატმოსფეროს წარმოშობა და როლი

თანამედროვე დედამიწის ატმოსფერო, როგორც ჩანს, მეორადი წარმოშობისაა და წარმოიქმნა პლანეტის წარმოქმნის შემდეგ დედამიწის მყარი გარსის (ლითოსფეროს) მიერ გამოთავისუფლებული გაზებისგან. დედამიწის გეოლოგიური ისტორიის განმავლობაში ატმოსფერომ განიცადა მნიშვნელოვანი ევოლუცია მთელი რიგი ფაქტორების გავლენის ქვეშ: დაშლა (აორთქლება) ატმოსფერული აირები in სივრცე; ვულკანური აქტივობის შედეგად ლითოსფეროდან გაზების გამოყოფა; მოლეკულების დისოციაცია (დაყოფა) მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენით; ქიმიური რეაქციებიატმოსფეროს კომპონენტებსა და ქანებს შორის, რომლებიც ქმნიან დედამიწის ქერქს; პლანეტათაშორისი გარემოს (მაგალითად, მეტეორიული მატერიის) აკრეცია (დაჭერა). ატმოსფეროს განვითარება მჭიდრო კავშირში იყო გეოლოგიურ და გეოქიმიურ პროცესებთან, ასევე ცოცხალი ორგანიზმების საქმიანობასთან. თავის მხრივ, ატმოსფერულმა გაზებმა დიდი გავლენა მოახდინეს ლითოსფეროს ევოლუციაზე. მაგალითად, ნახშირორჟანგის უზარმაზარი რაოდენობა, რომელიც ატმოსფეროში შევიდა ლითოსფეროდან, შემდეგ დაგროვდა კარბონატულ ქანებში. ატმოსფერული ჟანგბადი და წყალი ატმოსფეროდან იყო ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორებირომლებიც გავლენას ახდენენ კლდეებზე. დედამიწის ისტორიის განმავლობაში ატმოსფერო თამაშობდა დიდი როლიამინდის პროცესის დროს. ეს პროცესი მოიცავდა ატმოსფერულ ნალექებს, რომლებიც წარმოქმნიდნენ მდინარეებს, რომლებმაც შეცვალეს დედამიწის ზედაპირი. არანაკლებ მნიშვნელოვანი იყო ქარის აქტივობა, რომელიც დიდ მანძილზე ატარებდა ქანების წვრილი ფრაქციებს. მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინა ქანების განადგურებაზე ტემპერატურის მერყეობა და სხვა ატმოსფერული ფაქტორები. ამასთან, ატმოსფერო იცავს დედამიწის ზედაპირს ჩამოვარდნილი მეტეორიტების დამანგრეველი მოქმედებისგან. უმეტესობარომელიც იწვის ატმოსფეროს მკვრივ ფენებში შესვლისას.

ცოცხალი ორგანიზმების საქმიანობა რომ ძლიერი გავლენათვით ატმოსფეროს განვითარებაზე ძალიან დიდწილადდამოკიდებულია ატმოსფერულ პირობებზე. ატმოსფერო იკავებს მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების უმეტეს ნაწილს, რაც საზიანო გავლენას ახდენს ბევრ ორგანიზმზე. ატმოსფერული ჟანგბადი გამოიყენება ცხოველებისა და მცენარეების სუნთქვის პროცესში, ატმოსფერული ნახშირორჟანგი - მცენარის კვების პროცესში. კლიმატური ფაქტორები, კერძოდ თერმული რეჟიმი და ტენიანობის რეჟიმი, გავლენას ახდენს ჯანმრთელობის მდგომარეობასა და ადამიანის საქმიანობაზე. განსაკუთრებით დამოკიდებულია კლიმატურ პირობებზე. სოფლის მეურნეობა. თავის მხრივ, ადამიანის საქმიანობა მუდმივად მზარდ გავლენას ახდენს ატმოსფეროს შემადგენლობაზე და კლიმატის რეჟიმზე.

ატმოსფეროს სტრუქტურა

მრავალრიცხოვანი დაკვირვებები აჩვენებს, რომ ატმოსფეროს აქვს მკაფიოდ განსაზღვრული ფენიანი სტრუქტურა (ნახ. 2). ატმოსფეროს ფენიანი სტრუქტურის ძირითადი მახასიათებლები განისაზღვრება, პირველ რიგში, ვერტიკალური ტემპერატურის განაწილების მახასიათებლებით. ატმოსფეროს ყველაზე დაბალ ნაწილში - ტროპოსფეროში, სადაც შეინიშნება ინტენსიური ტურბულენტური შერევა, ტემპერატურა კლებულობს სიმაღლეზე მატებასთან ერთად, ხოლო ვერტიკალის გასწვრივ ტემპერატურის კლება საშუალოდ 6°-ია 1 კმ-ზე. ტროპოსფეროს სიმაღლე მერყეობს 8-10 კმ-დან პოლარულ განედებში 16-18 კმ-მდე ეკვატორთან ახლოს. იმის გამო, რომ ჰაერის სიმკვრივე სწრაფად მცირდება სიმაღლესთან ერთად, ატმოსფეროს მთლიანი მასის დაახლოებით 80% კონცენტრირებულია ტროპოსფეროში. ტროპოსფეროს ზემოთ არის გარდამავალი ფენა - ტროპოპაუზის ტემპერატურა 190-220 K, რომლის ზემოთ იწყება სტრატოსფერო. სტრატოსფეროს ქვედა ნაწილში ჩერდება ტემპერატურის კლება სიმაღლესთან ერთად და ტემპერატურა დაახლოებით უცვლელი რჩება 25 კმ სიმაღლემდე - ე.წ. იზოთერმული რეგიონი (ქვედა სტრატოსფერო); უფრო მაღალი ტემპერატურა იწყებს მატებას - ინვერსიის რეგიონი (ზედა სტრატოსფერო). ტემპერატურა აღწევს მაქსიმუმ ~270 K-ს დაახლოებით 55 კმ სიმაღლეზე მდებარე სტრატოპაუზის დონეზე. ატმოსფეროს ფენას, რომელიც მდებარეობს 55-დან 80 კმ-მდე სიმაღლეზე, სადაც ტემპერატურა კვლავ იკლებს სიმაღლეს, ეწოდება მეზოსფერო. მის ზემოთ არის გარდამავალი ფენა - მეზოპაუზა, რომლის ზემოთ მდებარეობს თერმოსფერო, სადაც ტემპერატურა, სიმაღლესთან ერთად იზრდება, ძალიან აღწევს. დიდი ღირებულებები(1000 K-ზე მეტი). კიდევ უფრო მაღალი (~ 1000 კმ ან მეტი სიმაღლეზე) არის ეგზოსფერო, საიდანაც ატმოსფერული აირები იშლება. მსოფლიო სივრცეგაფანტვის გამო და სადაც ხდება თანდათანობითი გადასვლა ატმოსფეროდან პლანეტათაშორის სივრცეში. ჩვეულებრივ, ტროპოსფეროს ზემოთ ატმოსფეროს ყველა ფენას ზედა ეწოდება, თუმცა ზოგჯერ სტრატოსფეროს ან მის ქვედა ნაწილსაც ატმოსფეროს ქვედა ფენებს უწოდებენ.

ატმოსფეროს ყველა სტრუქტურულ პარამეტრს (ტემპერატურა, წნევა, სიმკვრივე) აქვს მნიშვნელოვანი სივრცითი და დროითი ცვალებადობა (გრძივი, წლიური, სეზონური, ყოველდღიური და ა.შ.). ამიტომ, მონაცემები ნახ. 2 ასახავს მხოლოდ ატმოსფეროს საშუალო მდგომარეობას.

ატმოსფეროს ფენოვან სტრუქტურას ასევე აქვს მრავალი სხვა მრავალფეროვანი გამოვლინება. ატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა სიმაღლით ჰეტეროგენულია. თუ 90 კმ სიმაღლეზე, სადაც ხდება ატმოსფეროს ინტენსიური შერევა, ატმოსფეროს მუდმივი კომპონენტების შედარებითი შემადგენლობა პრაქტიკულად უცვლელი რჩება (ატმოსფეროს მთელ სისქეს ჰომოსფერო ეწოდება), მაშინ 90 კმ-ზე მეტი - ატმოსფეროში. ჰეტეროსფერო - მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების მიერ ატმოსფერული აირის მოლეკულების დისოციაციის გავლენის ქვეშ, ძლიერი ცვლილებაატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა სიმაღლეზე. ტიპიური მახასიათებლებიატმოსფეროს ეს ნაწილი - ოზონის ფენები და ატმოსფეროს საკუთარი ბზინვარება. რთული ფენიანი სტრუქტურა დამახასიათებელია ატმოსფეროში შეჩერებული აეროზოლისთვის ნაწილაკებისმიწიერი და კოსმიური წარმოშობა. ყველაზე გავრცელებულია აეროზოლური ფენები ტროპოპაუზის ქვემოთ და დაახლოებით 20 კმ სიმაღლეზე. ფენიანი არის ელექტრონების და იონების ვერტიკალური განაწილება ატმოსფეროში, რაც გამოიხატება იონოსფეროს D-, E- და F ფენების არსებობით.

ატმოსფეროს შემადგენლობა

იუპიტერის ატმოსფეროებისგან განსხვავებით, სატურნი, რომელიც ძირითადად წყალბადისა და ჰელიუმისგან შედგება და მარსის და ვენერას ატმოსფეროებისგან, რომელთა მთავარი კომპონენტია. ნახშირორჟანგიდედამიწის ატმოსფერო ძირითადად აზოტისა და ჟანგბადისგან შედგება. დედამიწის ატმოსფერო ასევე შეიცავს არგონს, ნახშირორჟანგს, ნეონს და სხვა მუდმივ კომპონენტებს. მუდმივი გაზების ფარდობითი მოცულობითი კონცენტრაცია, ისევე როგორც ინფორმაცია რიგი ცვლადი კომპონენტების (ნახშირორჟანგი, მეთანი, აზოტის ოქსიდი და ზოგიერთი სხვა) საშუალო კონცენტრაციების შესახებ, რომლებიც დაკავშირებულია მხოლოდ ატმოსფეროს ქვედა ფენებთან, მოცემულია ცხრილში 1. .

ატმოსფეროს ყველაზე მნიშვნელოვანი ცვლადი კომპონენტია წყლის ორთქლი. მისი კონცენტრაციის სივრცითი და დროითი ცვალებადობა ფართოდ განსხვავდება - დედამიწის ზედაპირზე 3%-დან ტროპიკებში 2 10-5%-მდე ანტარქტიდაში. წყლის ორთქლის უმეტესი ნაწილი კონცენტრირებულია ტროპოსფეროში, რადგან მისი კონცენტრაცია სწრაფად მცირდება სიმაღლესთან ერთად. წყლის ორთქლის საშუალო შემცველობა ატმოსფეროს ვერტიკალურ სვეტში ზომიერ განედებში შეადგენს დაახლოებით 1,6-1,7 სმ „ნალექის წყლის ფენას“ (ასეთი სისქე ექნება შედედებული წყლის ორთქლის ფენას). სტრატოსფეროში წყლის ორთქლის შემცველობის შესახებ მონაცემები ურთიერთგამომრიცხავია. მაგალითად, ვარაუდობდნენ, რომ სიმაღლის დიაპაზონში 20-დან 30 კმ-მდე, სპეციფიკური ტენიანობა მკვეთრად იზრდება სიმაღლესთან ერთად. თუმცა, შემდგომი გაზომვები მიუთითებს სტრატოსფეროს უფრო მეტ სიმშრალეზე. როგორც ჩანს, სტრატოსფეროში სპეციფიკური ტენიანობა ოდნავ დამოკიდებულია სიმაღლეზე და შეადგენს 2-4 მგ/კგ-ს.

ცხრილი 1. მშრალი ატმოსფერული ჰაერის ქიმიური შემადგენლობა დედამიწის ზედაპირთან ახლოს

ტროპოსფეროში წყლის ორთქლის შემცველობის ცვალებადობა განისაზღვრება აორთქლების, კონდენსაციის და ჰორიზონტალური ტრანსპორტის ურთიერთქმედებით. წყლის ორთქლის კონდენსაციის შედეგად წარმოიქმნება ღრუბლები და ატმოსფერული ნალექები წვიმის, სეტყვის და თოვლის სახით. წყლის ფაზური გადასვლის პროცესები ძირითადად ტროპოსფეროში მიმდინარეობს. ამიტომ ღრუბლები სტრატოსფეროში (20-30 კმ სიმაღლეზე) და მეზოსფეროში (მეზოპაუზის მახლობლად), რომელსაც მარგალიტის დედა და ვერცხლი ჰქვია, შედარებით იშვიათად შეინიშნება, მაშინ როცა ტროპოსფერული ღრუბლები, როგორც წესი, ფარავს მთელი დედამიწის დაახლოებით 50%-ს. ზედაპირი.

ოზონი გავლენას ახდენს ატმოსფერულ პროცესებზე, განსაკუთრებით სტრატოსფეროს თერმულ რეჟიმზე. ის ძირითადად კონცენტრირებულია სტრატოსფეროში, სადაც იწვევს მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების შეწოვას, რაც სტრატოსფეროში ჰაერის გაცხელების მთავარი ფაქტორია. საშუალო თვიური ღირებულებები ზოგადი შინაარსიოზონის ცვლილება განედიდან და სეზონიდან გამომდინარე 0,23-0,52 სმ ფარგლებში (ეს არის ოზონის ფენის სისქე გრუნტის წნევისა და ტემპერატურის დროს). აღინიშნება ოზონის შემცველობის ზრდა ეკვატორიდან პოლუსამდე და ყოველწლიური ცვალებადობა მინიმალური შემოდგომაზე და მაქსიმუმი გაზაფხულზე.

ატმოსფეროს არსებითი ცვლადი კომპონენტია ნახშირორჟანგი, რომლის შემცველობის ცვალებადობა დაკავშირებულია მცენარეების სასიცოცხლო აქტივობასთან (ფოტოსინთეზის პროცესები), სამრეწველო დაბინძურებასთან და ზღვის წყალში ხსნადობასთან (ოკეანესა და ატმოსფეროს შორის გაზის გაცვლა). როგორც წესი, ნახშირორჟანგის შემცველობის ცვლილებები მცირეა, მაგრამ ზოგჯერ მათ შეუძლიათ შესამჩნევი მნიშვნელობების მიღწევა. ბოლო ათწლეულებიგაიზარდა ნახშირორჟანგი სამრეწველო დაბინძურების გამო, რამაც შესაძლოა გავლენა იქონიოს კლიმატზე შექმნილი ნახშირორჟანგის გამო სათბურის ეფექტი. ვარაუდობენ, რომ საშუალოდ, ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია უცვლელი რჩება ჰომოსფეროს სისქეზე. 100 კმ-ზე ზევით მისი დისოციაცია იწყება მზის ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ 1690 ა-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძით.

ერთ-ერთი ყველაზე ოპტიკურად აქტიური კომპონენტი - ატმოსფერული აეროზოლი - ჰაერში შეჩერებული ნაწილაკები რამდენიმე ნმ-დან რამდენიმე ათეულ მიკრონამდე, წარმოიქმნება წყლის ორთქლის კონდენსაციის დროს და დედამიწის ზედაპირიდან ატმოსფეროში სამრეწველო დაბინძურების შედეგად შემოდის. ვულკანის ამოფრქვევა, ასევე კოსმოსიდან. აეროზოლი შეინიშნება როგორც ტროპოსფეროში, ასევე ზედა ატმოსფეროში. აეროზოლის კონცენტრაცია სწრაფად იკლებს სიმაღლესთან ერთად, მაგრამ ამ ტენდენციას ემატება მრავალი მეორადი მაქსიმუმი, რომელიც დაკავშირებულია აეროზოლური ფენების არსებობასთან.

დასკვნა

ჰიდროსფერო ატმოსფერო დედამიწის გარსი

თითოეულმა ჩვენგანმა ბუნებრივი ისტორიისა და გეოგრაფიის კურსიდან იცის, რომ ბოლოში ვცხოვრობთ საჰაერო ოკეანე- ატმოსფერო.

უმეტესობა ზედა ჭურვებიდედამიწა - ჰიდროსფერო და ატმოსფერო - მკვეთრად განსხვავდება სხვა ჭურვისაგან, რომლებიც ქმნიან პლანეტის მყარ სხეულს. მასის მიხედვით, ეს არის დედამიწის ძალიან მცირე ნაწილი, არაუმეტეს მისი მთლიანი მასის 0,025%. მაგრამ ამ ჭურვების მნიშვნელობა პლანეტის ცხოვრებაში უზარმაზარია. ჰიდროსფერო და ატმოსფერო წარმოიქმნა პლანეტის ფორმირების ადრეულ ეტაპზე. ჰიდროსფერო და ატმოსფერო ბიოსფეროს მთავარი ჭურვია.

ბიოსფეროს განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს დედამიწის ჭურვების საზოგადოებას შორის. ის იპყრობს ლითოსფეროს ზედა ფენას, თითქმის მთელ ჰიდროსფეროს და ატმოსფეროს ქვედა ფენებს. ბიოსფერო გაგებული იყო, როგორც ცოცხალი მატერიის მთლიანობა, რომელიც ბინადრობს პლანეტის ზედაპირზე, ჰაბიტატთან ერთად. ამ სისტემის მნიშვნელობა სცილდება წმინდად მიწიერი სამყარო, ის წარმოადგენს კოსმოსური მასშტაბის კავშირს.

დედამიწის ატმოსფერო ფუნდამენტურად განსხვავდება სხვა პლანეტების ატმოსფეროებისგან: მას აქვს ნახშირორჟანგის დაბალი შემცველობა, მოლეკულური ჟანგბადის მაღალი შემცველობა და წყლის ორთქლის შედარებით მაღალი შემცველობა. არსებობს ორი მიზეზი, რის გამოც დედამიწის ატმოსფერო გამოირჩევა: ოკეანეებისა და ზღვების წყალი კარგად შთანთქავს ნახშირორჟანგს, ხოლო ბიოსფერო აჯერებს ატმოსფეროს მცენარეთა ფოტოსინთეზის პროცესში წარმოქმნილი მოლეკულური ჟანგბადით. გამოთვლები აჩვენებს, რომ თუ ჩვენ გამოვყოფთ ოკეანეებში შთანთქმულ და შეკრულ ნახშირორჟანგს, ერთდროულად ატმოსფეროდან მოვაშორებთ მცენარეთა სასიცოცხლო აქტივობის შედეგად დაგროვილ მთელ ჟანგბადს, მაშინ დედამიწის ატმოსფეროს შემადგენლობა მის ძირითად მახასიათებლებში მსგავსი გახდება. ვენერას და მარსის ატმოსფეროების შემადგენლობას.

ატმოსფერო შედგება რამდენიმე ფენისგან. ქვედა ფენა არის ტროპოსფერო. დედამიწის სხვადასხვა განედებზე მისი სისქე განსხვავებულია. ტროპოსფეროს ზემოთ არის ტროპოპაუზი მუდმივი დაბალი ტემპერატურით. მის ზემოთ არის სტრატოსფერო 50 კილომეტრამდე სიმაღლეზე. მეზოსფერო 55-80 კილომეტრი. თერმოსფერო 80-1000 კილომეტრი. ეგზოსფერო 1000-2000 კილომეტრი. გაზების კვალი აღმოაჩინეს 20 000 კილომეტრის სიმაღლეზე. 600 კილომეტრზე ჭარბობს ჰელიუმი, 1600 კილომეტრზე კი წყალბადი.

დედამიწის ატმოსფეროში გაჯერებული წყლის ორთქლი ქმნის ღრუბლის ფენას, რომელიც ფარავს პლანეტის მნიშვნელოვან ნაწილს. დედამიწის ღრუბლები შემოდიან აუცილებელი ელემენტიჩვენს პლანეტაზე მიმდინარე წყლის ციკლში ჰიდროსფერო - ატმოსფერო - მიწის სისტემა.

ბიბლიოგრაფია

1. ბონდარევი ვ.პ. ცნებები თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერება: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტის სტუდენტებისთვის. - M.: Alfa-M, 2003. - 464გვ.

2. გოროხოვი ვ.გ. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო. - M.: INFRA-M, 2003. - 412გვ.

3. იგნატოვა ვ.ა. ბუნებისმეტყველება: სახელმძღვანელო. - მ .: ICC "აკადემკნიგა", 2002. - 254გვ.

4. კარპენკოვი ს.ხ. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. - მ.: აკადემიური პროექტი, 2000. რედ. მე-2, რევ. და დამატებითი - 639 გვ.

5. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / რედ. პროფ. ვ.ნ. ლავრინენკო, პროფ. ვ.პ. რატნიკოვი. - M.: UNITI-DANA, 2003. - 303გვ.

6. სტრელნიკოვი ო.ნ. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები: ლექციების მოკლე კურსი. - მ.: იურაიტ-იზდატი, 2003. - 221გვ.

7. Timofeeva S.S., Medvedeva S.A., Larionova E.Yu. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერებისა და ეკოლოგიის საფუძვლები. - როსტოვ-დონზე: "ფენიქსი", 2004. - 384გვ. - (სერია "სახელმძღვანელოები, სასწავლო საშუალებები").

8. ხოროშავინა ს.გ. თანამედროვე საბუნებისმეტყველო მეცნიერების ცნებები. სალექციო კურსი. - Rostov n / D .: "ფენიქსი", 2003. - 480 გვ.

მსგავსი დოკუმენტები

ჰიდროსფერო არის დედამიწის წყლის გარსი. წყლის მასების განაწილება ჰიდროსფეროში. მისი როლი პლანეტის შედარებით უცვლელი კლიმატის შენარჩუნებაში. ეკოლოგიური საფრთხე. წყლის რესურსების გამოყენება, დაბინძურება და დაცვა. წყლის მომხმარებლები და წყლის მომხმარებლები.

რეზიუმე, დამატებულია 06/24/2008


დედამიწის წარმოშობის ჰიპოთეზები, მათი არსი, დასაბუთება და განვითარება. დედამიწის შიდა გარსების ფორმირების პროცესის თავისებურებები მის პროცესში გეოლოგიური ევოლუცია, მათი სტრუქტურა. დედამიწის ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს გაჩენა და მათი როლი სიცოცხლის გაჩენაში.

რეზიუმე, დამატებულია 03/16/2011


ვერნადსკის იდეების გაცნობა ბიოსფეროს შესახებ და მისი კავშირი სივრცის კონცეფციასთან. დედამიწის აირის (ატმოსფეროს), წყლის (ჰიდროსფეროს) და ზედა მყარი (ლითოსფეროს) გარსების მახასიათებლები. წყლის, ნახშირბადის, ჟანგბადის, აზოტის ციკლის პრინციპების გათვალისწინება.

პრეზენტაცია, დამატებულია 03/01/2010


ჰიდროსფეროს და ლითოსფეროს კონცეფცია. ატმოსფერო, როგორც პლანეტის საჰაერო გარსი, მისი შემადგენლობა. დედამიწის შიდა სტრუქტურა. წყლის განაწილება ჰიდროსფეროში. ოზონის შრის როლი ატმოსფეროში. მიწისქვეშა და მიწისქვეშა წყლები. ბიოსფერო, როგორც სიცოცხლის განაწილების არეალი.

პრეზენტაცია, დამატებულია 18/10/2015


წყლის ციკლის კონცეფცია ბუნებაში და მისი როლი ბუნებაში. დედამიწის სფეროები და ჰიდროსფეროს შემადგენლობა. რა არის დედამიწის წყლის გარსი. რა ქმნის ნივთიერებების მიმოქცევას. აორთქლებისა და კონდენსაციის კონცეფცია. წლიური წყლის შემოდინების კომპონენტები.

პრეზენტაცია, დამატებულია 02/09/2012


ჰიდროსფერო და ატმოსფერო, მათი ფუნქციები და ურთიერთქმედების მახასიათებლები. ქიმიური ელემენტების ციკლი მთავარი ამოცანაბიოსფერო. გლობალური ბიოტური ციკლის არსი, მისი განხორციელება პლანეტაზე მცხოვრები ყველა ორგანიზმის მონაწილეობით.

რეზიუმე, დამატებულია 19/09/2014


დედამიწის პლანეტად ჩამოყალიბება, მიმდინარე პროცესები და მათი გამართლება. ატმოსფეროს შემადგენლობის ბიოგეოქიმიური ევოლუცია და ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობა აირების მასობრივი გაცვლაში. ქიმიური ელემენტების წყალში ხსნადი ფორმების ატმოსფერული მასის გადაცემის მნიშვნელობა.

საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 23/08/2009


ზოგადი ინფორმაცია დედამიწის შესახებ. დედამიწის ადრეული ევოლუციის საკითხი. ატმოსფერო და ჰიდროსფერო. დედამიწის ისტორიის გეოლოგიური დროის მასშტაბი, გამოყენებული გეოლოგიასა და პალეონტოლოგიაში. ლითოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა. ჩვენი პლანეტის მომავალი. ბიოლოგიური და გეოლოგიური ცვლილებები.

რეზიუმე, დამატებულია 21/12/2013


დედამიწის წარმოშობის ძირითადი თეორიების დახასიათება: კანტ-ლაპლასის ჰიპოთეზა და დიდი აფეთქების თეორია. დედამიწის ევოლუციის თანამედროვე თეორიების არსი. მზის სისტემის ჩამოყალიბება, სიცოცხლის პირობების გაჩენა. ჰიდროსფეროსა და ატმოსფეროს გაჩენა.

ტესტი, დამატებულია 01/26/2011


ჰიდროსფეროს ცნების, როგორც ყველაფრის მთლიანობის დახასიათება წყლის რეზერვებიპლანეტა დედამიწა. ჰიდროსფეროს საზღვრების განსაზღვრა და ფიზიკური და ქიმიური თვისებებიწყალი. წყლის მიმოქცევა სხვადასხვა კლიმატურ პირობებში. ატმოსფეროს სტრუქტურა და მისი მიმოქცევა.

ჰიდროსფერო

წყალი თითქმის ყველგან არის დედამიწაზე. ის ქმნის საკუთარ გარსს. რომელსაც ჰიდროსფერო ეწოდება. ეს ჭურვი შეაღწევს დედამიწის ყველა სხვა სფეროს, რადგან ის, ისევე როგორც წყალი, არის "ყველგან". აქ მოცემულია ჰიდროსფეროს ფართო ინტერპრეტაცია, რომელიც მოიცავს ყველა სახის ბუნებრივ წყალს. ჰიდროსფერო ფარავს ოკეანეების წყლებს ზედაპირული წყალი, ატმოსფერული წყლები, მიწისქვეშა და მიწისქვეშა ყინული, დედამიწის შიდა და ბიოგენური წყლების ყველა სახეობა, ანუ შესაძლებელია მიწისზედა, მიწისქვეშა და მიწისქვეშა ჰიდროსფეროს გარჩევა.

ჰიდროგეოლოგიის შესწავლის საგანია მიწისქვეშა ჰიდროსფერო ყველაზე რთული წყალია მიწიერი ჭურვი. მისი სირთულე რამდენიმე გარემოებით აიხსნება: 1) მიწისქვეშა ჰიდროსფეროს ძალიან თხელი ფენა, რომელიც ხელმისაწვდომია შესასწავლად (5-12 კმ-მდე); 2) მიწისქვეშა ჰიდროსფეროში, თხევადი, მყარი და ორთქლის ფაზების გარდა, რამდენიმე სპეციფიკური ტიპის წყლის არსებობა (ფიზიკურად შეკრული, ქიმიურად შეკრული და ა.შ.); 3) წყლის შემცველ გარემოსთან (ქანები, გაზები, ცოცხალი ორგანიზმები) წყლის ურთიერთქმედების სპეციფიკური და მრავალფეროვანი პირობები და პროცესები. ამ ყველაფერთან ერთად, უნდა გვახსოვდეს, რომ მიწისქვეშა ჰიდროსფერო პირველადია ხმელეთის და მიწისზედა წყლის ჭურვებთან მიმართებაში. ჯერ ჩამოყალიბდა მიწისქვეშა წყლები, რომლებიც დედამიწის ევოლუციის პროცესში გადავიდა მიწისქვეშა და მიწისზედა მდგომარეობაში. თანდათანობით, ჭურვებს შორის წყლის გაცვლის ბუნებამ თანამედროვე სახე შეიძინა.

დედამიწის ჭურვების გამოყოფა დაახლოებით 4 მილიარდი წლის წინ მოხდა. ამერიკელი მეცნიერების ჰიპოთეზის მიხედვით, 4,25 მილიარდი წლის წინ დედამიწას შეეჯახა კოსმოსური ობიექტიმარსის ზომა. შეჯახების შედეგად დედამიწის ზედაპირული ფენა 1000 კმ სისქის დნება, დედამიწამ მიიღო იმპულსი და თავისი ღერძის გარშემო 23 0 ეკლიპტიკით შემოტრიალდა, რაც დასტაბილურდა. დედამიწის დღე(24 საათი). 90% ნივთიერება კოსმოსური სხეულიშეიწოვება დედამიწამ და 10%-მა შექმნა სატურნის მსგავსი "რგოლი", რომელიც შემდეგ შეიკრიბა და მთვარე შექმნა. თავდაპირველად ის დედამიწასთან 15-ჯერ უფრო ახლოს იყო. ამ ყველაფერმა გამოიწვია დედამიწის ჭურვების გამოყოფა. მანტიის ნივთიერების გახურების გამო, აკადემიკოს ა.პ. ვინოგრადოვის, იგი დაიყო ორ ფაზად: ცეცხლგამძლე (დუნიტები) და დნობა (ბაზალტები).

ამ პროცესის დროს, ბაზალტის მაგმის ყველაზე აქროლადი კომპონენტები, წყლის ორთქლი და გაზები დედამიწის ზედაპირზე ამოვარდა. მანტიის დნობისა და გაზის ამ გრანდიოზული პროცესის მექანიზმი A.P. ვინოგრადოვის რეპროდუცირება მოხდა ექსპერიმენტულად (ზონის დნობა). მანტია შეიცავს დაახლოებით 20·10 8 ტონა წყალს და ამ რაოდენობის 7,5 - 24% გადავიდა დედამიწის ქერქში და მსოფლიო ოკეანეში, ე.ი. მონაწილეობდა ჰიდროსფეროს შექმნაში. 1·10 4 ტონა შეიძლებოდა კოსმოსიდან მეტეორიტებით მოსულიყო, ე.ი. 4 ბრძანებით პატარა. ატმოსფეროს ზედა ფენებს შეუძლიათ უფრო ნაკლები წყლის მიწოდება ( ღამის შუქი ღრუბლებივერნადსკიმ აღმოაჩინა).

ამრიგად, მანტია დედამიწაზე წყლის ერთადერთი წყაროა.

1. ჰიდროსფეროს ევოლუციადაიწყო არქეის - პროტეროზოიკის გადასახვევში, როდესაც დამყარდა დინამიური ბალანსი წყალსა და აირებს შორის. ამავდროულად ჩამოყალიბდა გრანიტის ფენა, დაშორდა გეოსინკლინები და პლატფორმები და წარმოიშვა კონტინენტური ზღვები. ამ ყველაფერმა აღნიშნა ატმოსფეროს დასაწყისი და წყლის რეგულარული ჰიდროლოგიური ციკლი.

ა.პ. ვინოგრადოვი, აქროლადი ნივთიერებები გახდა ოკეანის წყლის მარილის მასის ანიონების წყარო და ყველა ძირითადი კატიონი წარმოიქმნა ქანების განადგურების დროს.

ადრეულ ეტაპზე ატმოსფეროში ჟანგბადი თითქმის არ იყო, მაგრამ იყო CO 2, NH 3, NH 4, H 2 S, Hcl და ა.შ.

2. დაახლოებით 2,0 - 2,7 მილიარდი წლის წინიყო ცვლილება ატმოსფეროში და ზედაპირზე დაქვეითებული პირობების დაჟანგვისკენ, ხოლო O 2-ის წყარო იყო ფოტოქიმიური რეაქციები H 2 O და CO 2 ატმოსფეროს ზედა ფენებში.

3. სიცოცხლის გაჩენა.ინტენსიურ კოსმოსურ და ულტრაიისფერ გამოსხივებასთან დაკავშირებით, კომპლექს ორგანული ნაერთები CH 4, NH 3, H 2, H 2 S, CO 2, H 2 O და ა.შ. და მათ საფუძველზე, ოკეანის გარკვეულ სიღრმეზე (წყლის ფენის ეკრანის ქვეშ) განვითარდა უმარტივესი ორგანიზმები. , მაგრამ ისინი არ არსებობდნენ ხმელეთზე (რადგან ოზონის ეკრანი ჯერ არ არსებობდა. მისმა ფორმირებამ გამოიწვია პირველი ღრმა ბიოლოგიური რევოლუცია, ვინაიდან H 2 O-ის შემცირებამ სიცოცხლის პროცესში გამოიწვია თავისუფალი ჟანგბადის გამოყოფა, რაც იყო თანამედროვე ჟანგბად-აზოტის ატმოსფეროს და ოზონის ეკრანის ფორმირების დასაწყისი და სიცოცხლე შეიძლება განვითარდეს ხმელეთზე ატმოსფეროს წარმოქმნის შედეგად შეწყდა რთული ორგანული მოლეკულების რადიოგენური და ფოტოგენური სინთეზი.

4. ადრეულ პალეოზოურში აНСО 3 – СОˉ 3 წონასწორობა, რომელიც უზრუნველყოფდა ოკეანის წყლების შემადგენლობის სტაბილურობას. დედამიწაზე სიცოცხლის მოსვლასთან ერთად, ამინდობის პროცესები შეიცვალა გაძლიერების მიმართულებით CO 2-ის გავლენით. ფოტოსინთეზის შედეგად, ატმოსფეროში ჟანგბადი ამჟამად განახლდება 2-3 ათას წელიწადში, ხოლო ნახშირორჟანგი 350-500 წელიწადში (თანამედროვე სათბურის ეფექტის გამოკლებით), ხოლო მსოფლიო ოკეანის მთელი წყალი გადის ფოტოსინთეზურ მცენარეებში რამდენიმეში. მილიონი წელი.

5. დედამიწაზე მტკნარი წყლის წარმოქმნა.

დედამიწაზე მტკნარი წყლის გამოჩენის მთავარი ფაქტორებია სიცოცხლის გაჩენა, ფორმირება თანამედროვე ატმოსფერო, დედამიწის ქერქის დაშლა პლატფორმებად და გეოსინკლინებად. ამ ყველაფერს აქვს 2,5 - 3,0 მილიარდი წლის ასაკი. ეს იყო დიდი ჰიდროლოგიური წყლის ციკლის გაჩენა, რამაც გამოიწვია წარმოქმნა ახალი მიწისქვეშა წყლები ატმოსფერული ნალექებისგან.

მსოფლიო ოკეანის წყლების შემადგენლობასთან დაკავშირებით, არსებობს ორაზროვანი მოსაზრებები. ზოგიერთი თვლის, რომ იგი ჩამოყალიბდა ადრეულ პალეოზოურში. სხვები კომპოზიციაში მნიშვნელოვანი ცვლილებების მომხრენი არიან ბოლო 0,5-0,6 მილიარდი წლის განმავლობაშიც კი. მაგალითად, Yu.P. კაზანსკიმ დაადგინა 5 ჰიდროგეოლოგიური ტიპი ოკეანის წყლებიჰიდროსფეროს ევოლუციის დროს არქეანიდან კენოზოურამდე და თანამედროვე სულფატ-ქლორიდის ნატრიუმ-კალციუმის შემადგენლობა გამოჩნდა, მისი მონაცემებით, პერმში. ოკეანეებს შორის წყლის გაცვლასთან ერთად და მიწისქვეშა ჰიდროსფერომოხდა და ხდება მარილის გაცვლა.მსოფლიო ოკეანის შემადგენლობა ასახავს წინა ეპოქების პირობებს და წყლის უზარმაზარი მასების გამო, ის ცუდად რეაგირებს გარე გავლენებზე. H 2 / H 1 და O 18 / O 16 იზოტოპური თანაფარდობა არ იცვლება 300 - 500 მილიონი წლის განმავლობაში. ეს თანმიმდევრულობა გამოიყენება როგორც საშუალო ოკეანის წყლის სტანდარტი (SMOW).

დედამიწისა და მზის სისტემის წარმოშობის ამბავი შორიდან უნდა დავიწყოთ. 1687 წელს ი.ნიუტონმა დაასკვნა კანონი გრავიტაცია : სამყაროს ყველა სხეული იზიდავს დანარჩენებს ძალით, რომელიც პირდაპირპროპორციულია მათი მასების ნამრავლისა და უკუპროპორციულია მათ შორის მანძილის კვადრატისა. თეორიულად, უნივერსალური მიზიდულობის კანონი შესაძლებელს ხდის გამოთვალოს სამყაროში ნებისმიერი სხეულის მოძრაობა სხვა სხეულების მიზიდულობის გავლენის ქვეშ. მაგრამ - ვაი! - მხოლოდ თეორიულად: განტოლებები, რომლებიც საჭიროა ყველაფრის მოძრაობის აღსაწერად სამი იზოლირებულიერთმანეთის მიზიდულობის ზემოქმედების ქვეშ მყოფი სხეულები იმდენად რთულია, რომ მათი ამოხსნა თითქმის სამი საუკუნის განმავლობაში, XX საუკუნის 60-იან წლებამდე, ვერ მოხერხდა. გასაგებია, რომ დაახლოებით სრული გადაწყვეტასხეულთა ისეთი სისტემისთვის, როგორიც მზის სისტემაა, ლაპარაკი არ არის საჭირო. რაც შეეხება მიახლოებით გამოთვლებს, რომლითაც მრავალი გამოჩენილი მათემატიკოსი და ასტრონომი იყო დაკავებული (ჯ. ლაგრანიჟი, პ. ლაპლასი და სხვები), ისინი აჩვენებენ, რომ პლანეტების ორბიტებზე არეულობა პერიოდული ხასიათისაა: ორბიტის პარამეტრები ერთში იცვლება. მიმართულებით, შემდეგ საპირისპირო მიმართულებით და ასე უსასრულობამდე. როგორც ჩანს, თავად მზის სისტემის სტრუქტურაში, რომელიც განსაზღვრულია გრავიტაციით, არ არსებობს არაფერი, რაც ხელს შეუშლის მას სამუდამოდ არსებობას; გასაკვირი არ არის, რომ თავად ნიუტონმა ჰკითხა წარმოშობამზის სისტემა საერთოდ არ დამდგარა.

თუმცა, მოდით დავფიქრდეთ: თუ მხოლოდ გრავიტაცია იყო პლანეტების მოძრაობის მიზეზი, მაშინ რა მოხდებოდა მათ? ასეა, მზეში „ჩავარდებოდნენ“. მაგრამ პლანეტები უსაფრთხოდ მოძრაობენ თავიანთი ორბიტების გასწვრივ მათზე მოქმედი მიზიდულობის ძალის პერპენდიკულარულად და ამავე დროს მაინც ბრუნავენ საკუთარი ღერძის გარშემო. ეს მოძრაობა ვერ გაჩნდა - და არ წარმოიშვა! მზის გრავიტაციის გავლენის ქვეშ. საიდან გაჩნდა? ფაქტია, რომ ყველა მბრუნავ სხეულს აქვს გარკვეული ხარისხი, რომელსაც ე.წ იმპულსის მომენტი(მკდ). MKD-ის სიდიდე დამოკიდებულია სამ პარამეტრზე: სხეულის მასაზე, მის წრიულ სიჩქარეზე და მანძილს ბრუნვის ცენტრამდე. რომ XVIII საუკუნეაღმოჩნდა, რომ MKD არ წარმოიქმნება არაფრისგან და არ ქრება უკვალოდ, არამედ მხოლოდ სხეულიდან სხეულში გადადის. Ეს არის კუთხური იმპულსის შენარჩუნების კანონი, რომელიც მიეკუთვნება კონსერვაციის კანონების რიგს (როგორიცაა მატერიის, ენერგიის და ა.შ. კონსერვაციის კანონები). და თუ ასეა, მაშინ სამყაროს (ან მზის სისტემის) წარმოშობის ნებისმიერი თეორია მაინც არ უნდა ეწინააღმდეგებოდეს მას.

ასე რომ, ყველა სხეულს, რომელიც ქმნის მზის სისტემას, აქვს საკუთარი MCD. MKD-ის შექმნა შეუძლებელია - საიდან გაჩნდა? განვიხილოთ შემდეგი გამოსავალი ამ ჩიხიდან. MKD შეიძლება განსხვავდებოდეს ბრუნვის მიმართულებიდან გამომდინარე: onდა წინააღმდეგსაათის ისრის მიმართულებით - დადებითი და უარყოფითი MCD. თუ სხეულს (ან სხეულთა სისტემას) ეცნობა ორი MCD-ის შესახებ ( თანაბარი ზომა, მაგრამ სხვადასხვა ნიშნით), შემდეგ ორივე მომენტი არღვევს ერთმანეთს და ჩნდება MCD-ისგან დაცლილი სისტემა. მაგრამ ამ შემთხვევაში პირიქითაც ხდება: სისტემა, რომელსაც თავდაპირველად არ ჰქონდა MQD, შეიძლება დაიყოს ორად: ერთი დადებითი, მეორე თანაბარი უარყოფითი MQD. ამრიგად, MKD თითქოს ჩნდება და ქრება კონსერვაციის კანონის დარღვევის გარეშე. აქედან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სამყაროს თავდაპირველად არ ჰქონდა MCD, მაგრამ შემდეგ მის ზოგიერთ ნაწილს მიიღეს დადებითი მომენტიდა სხვები - ამავე დროს - უარყოფითი.

ასე რომ, თუ მზის სისტემას უყურებთ "ზემოდან" - ზემოდან გარკვეული წერტილიდან ჩრდილოეთ პოლუსიდედამიწა (და, შესაბამისად, მისი ორბიტის სიბრტყის ზემოთ), გამოდის, რომ დედამიწა, მზე და სხვა სხეულების უმეტესობა ბრუნავს მათი ღერძის გარშემო საათის ისრის საწინააღმდეგოდ; პლანეტები მზის გარშემო და თანამგზავრები პლანეტების გარშემო - ასევე. ეს ნიშნავს, რომ მზის სისტემის შემადგენელი ყველა სხეულის დადებითი და უარყოფითი MCD არავითარ შემთხვევაში არ არის დაბალანსებული ერთმანეთთან; ამ სისტემის მთლიანი MCD ძალიან დიდია და აუცილებელია მისი წარმოშობის გარკვევა.

1796 წელს პ.ლაპლასმა ჩამოაყალიბა ნისლეულის თეორია, რომლის მიხედვითაც მზის სისტემის ფორმირებისას მოვლენების თანმიმდევრობა ასეთია. არის პირველადი გაზისა და მტვრის ღრუბელი (ნისლეული - ლათინურად "ნისლეული"), რომელიც წარმოიშვა ვარსკვლავთშორისი მატერიის კონცენტრაციის შედეგად მისი ნაწილაკების ურთიერთმიზიდულობის გავლენის ქვეშ (უნივერსალური მიზიდულობის კანონის შესაბამისად) . ნისლეული არ არის სრულყოფილი ბურთი და მისი კიდეები - მხოლოდ ალბათობის თეორიის მიხედვით - უთანასწორო მანძილზეა უახლოესი ნისლეულიდან (ან ვარსკვლავიდან) და ამიტომ იზიდავს ის არათანაბარი ძალით (რაც, როგორც ჩვენ გახსოვდეთ, უკუპროპორციულია მანძილის კვადრატთან). ეს დისბალანსი საკმარისია იმისათვის, რომ ჩვენმა ნისლეულმა მიიღოს პირველადი ბიძგი, რომელიც მისცემს მას მბრუნავი მოძრაობა, თუმცა ძალიან სუსტი.

როგორც კი ნისლეული იწყებს ბრუნვას თავისი ღერძის ირგვლივ, მასში წარმოიქმნება გრავიტაცია (როგორც კოსმოსურ ხომალდში, რომელიც სპეციალურად „დატრიალებულია“ უწონობის დასაპირისპირებლად). გრავიტაციის გავლენით ნისლეულმა უნდა დაიწყოს შეკუმშვა, ე.ი. მისი რადიუსი მცირდება. ჩვენ გვახსოვს, რომ MCD (რომელიც მუდმივი მნიშვნელობაა) დამოკიდებულია სამ პარამეტრზე: მასებისხეული, რადიუსიდა სიჩქარემისი ბრუნვა; მასა ასევე მუდმივი მნიშვნელობაა, შესაბამისად, რადიუსის შემცირება შეიძლება ანაზღაურდეს მხოლოდ ბრუნვის სიჩქარის ზრდით. შედეგად, გაზის უზარმაზარი ბურთი ბრუნავს უფრო სწრაფად და სწრაფად, იმუშავებს ცენტრიფუგის მსგავსად: ცენტრიდანული ძალის მოქმედების ქვეშ, მისი ეკვატორი ადიდდება, რაც ბურთს სულ უფრო დაბრტყელებული ელიფსოიდის ფორმას აძლევს. დგება დრო, როცა მუდმივად იზრდება ცენტრიდანული ძალაეკვატორზე ის აბალანსებს მიზიდულობის ძალას და მისგან (ეკვატორიდან) იწყებს რგოლის მოცილებას, შემდეგ კი, ნისლეულის შემდგომი შეკუმშვისას, ისევ და ისევ. ამ მბრუნავი რგოლების ნივთიერება იწყებს კონდენსაციას პლანეტებად მისი ნაწილაკების ურთიერთმიზიდულობის გავლენის ქვეშ, საიდანაც, თავის მხრივ, მათი თანამგზავრები იშლება.

ლაპლასის თეორია, რომლის მიხედვითაც დედამიწა იყო თავდაპირველად ცივი, პოპულარული იყო თითქმის ერთი საუკუნის განმავლობაში, თუმცა ზოგიერთი ასტრონომიული მონაცემი მას ეწინააღმდეგებოდა (მაგალითად, ვენერას და ურანის ბრუნვა ყველა სხვა პლანეტისა და მზის საპირისპირო მიმართულებით). თუმცა, უფრო ახლოს გვიანი XIXსაუკუნეში, როდესაც მტკიცედ დადგინდა, რომ ჩვენი პლანეტის ნაწლავებში ტემპერატურა უკიდურესად მაღალია (თანამედროვე მონაცემებით, 1000 ° C-ზე მეტი), მეცნიერთა უმეტესობამ დაიწყო აზრის გაზიარება. თავდაპირველად ცხელიდედამიწა - ცეცხლოვანი ბურთი, ზედაპირიდან თანდათან გაცივებული. ამ ცხელი ნივთიერების წყაროს ძიება სავსებით ბუნებრივი იყო მზისგან დაწყებული. მეოცე საუკუნის დასაწყისში ასტრონომებმა ტ. ჩემბერლენმა და ფ. მულტონმა წამოაყენეს, ჯ.ჯინსმა კი მათემატიკურად დაასაბუთა პლანეტების თეორიაპლანეტების წარმოშობა მზის სისტემაში. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ერთხელ კიდევ ერთმა ვარსკვლავმა მზესთან ახლოს გაიარა ("მახლობლად" - ეს არის კოსმიური მასშტაბით). ამავდროულად, ორმხრივმა მიზიდულობამ თითოეული მათგანიდან ამოიღო ვარსკვლავური მატერიის გიგანტური ადგილი, რომელიც გაერთიანდა, შეადგინა "ვარსკვლავთშორისი ხიდი", რომელიც შემდეგ დაიშალა ცალკეულ "წვეთებად" - პლანეტები. გაცივებულმა პლანეტებიმ წარმოშვა პლანეტები და მათი თანამგზავრები.

თუმცა, მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარი იყო დრო, რომ დავუბრუნდეთ ორიგინალის კონცეფციას ცივი დედამიწა. ჯერ ერთი, იყო სერიოზული, წმინდა ასტრონომიული წინააღმდეგობები პლანეტების თეორიის მიმართ. გ. რესელმა, მაგალითად, ყურადღება გაამახვილა იმ მარტივ გარემოებაზე, რომ თუ ვარსკვლავური მატერიის ლენტი გადაჭიმულია მზესა და გამვლელ ვარსკვლავს შორის, მაშინ მისი შუა ნაწილი (სადაც ორი მნათობის მიზიდულობა ურთიერთდაბალანსებულია) უნდა დარჩეს. სრულ უძრაობაში. და პირიქით, აღმოჩნდა, რომ ლაპლასის ზოგიერთი პოზიცია, რომელიც აღმოჩნდა მცდარი, კარგად შეიძლებოდა გამოსწორებულიყო ნისლეულის თეორიის შემდგომი განვითარების ფარგლებში. მაგალითად, შეგვიძლია მოვიყვანოთ O. Yu. Schmidt-ის ჰიპოთეზა (რომელიც გაზ-მტვრის ღრუბელს იკავებს მზე, რომელიც იმ დროს უკვე არსებობს) ან კ. მბრუნავი ნისლეული აღარ არის ერთგვაროვანი ბურთი, როგორც ლაპლასში, არამედ მრავალსიჩქარიანი მორევების სისტემა, რომელიც გარკვეულწილად წააგავს ბურთულას). ასევე ითვლება, რომ გაზი და მტვერი მბრუნავ გაზ-მტვრის ნისლეულში განსხვავებულად იქცევა: მტვერი გროვდება ბრტყელ ეკვატორულ დისკზე და გაზი ქმნის თითქმის სფერულ ღრუბელს, რომელიც სქელდება ნისლეულის ცენტრისკენ. შემდგომში, ეკვატორული დისკის მტვერი ერთმანეთში ერწყმის პლანეტებს და გაზი მისივე წონის ქვეშ თბება ისე, რომ ის მზის სახით „აფრქვევს“.

კიდევ ერთი რამ აღმოჩნდა უფრო არსებითი „ცივი“ კონცეფციის გამარჯვებისთვის: აღმოჩნდა დამაჯერებელი და ამავე დროს საკმაოდ მარტივი პასუხი კითხვაზე - საიდან მოდის სიცხე, რომელიც ათბობდა თავდაპირველი სიცივის ნაწლავებს. დედამიწა ასეთ მაღალ ტემპერატურაზე? სითბოს ეს წყაროები, როგორც ახლა ითვლება, არის ორი: დაშლის ენერგია რადიოაქტიური ელემენტებიდა წიაღის გრავიტაციული დიფერენციაცია. რადიოაქტიურობით, ყველაფერი საკმაოდ ნათელია, წყარო კი მეორეხარისხოვანია - თანამედროვე შეფასებით, მას შეადგენს გათბობის ენერგიის არაუმეტეს 15%. ნაწლავების გრავიტაციული დიფერენციაციის იდეა (მისი დეტალური განვითარება ასოცირდება ო.გ. სოროხტინის სახელთან) ასეთია.

დედამიწის მასისა და მოცულობის ცოდნა (ისინი გამოითვალეს ჯერ კიდევ მე-18 საუკუნეში), ადვილია დადგენა საშუალოდსიმჭიდროვე ხმელეთის მატერია- 5.5 გ/სმ 3. იმავდროულად, ჩვენთვის ხელმისაწვდომი ქანების სიმკვრივე პირდაპირი შესწავლისთვის ნახევარი იმდენი: საშუალო სიმკვრივედედამიწის ქერქის ნივთიერებაა 2,8 გ/სმ 3. აქედან ირკვევა, რომ ნივთიერება ღრმა ნაწლავებიდედამიწას საშუალოზე გაცილებით მაღალი სიმკვრივე უნდა ჰქონდეს.

ცნობილია, რომ დედამიწის მასის თითქმის 9/10 მოდის მხოლოდ ოთხი ქიმიური ელემენტის - ჟანგბადის (რომელიც ოქსიდების ნაწილია), სილიციუმის, ალუმინის და რკინის წილზე. აქედან გამომდინარე, საკმარისად დარწმუნებით შეიძლება ითქვას, რომ პლანეტის „მსუბუქი“ გარე ფენები ძირითადად შედგება სილიციუმის ნაერთებისგან (ალუმინოსილიკატები), ხოლო „მძიმე“ შიდა ფენები რკინისგან.

დედამიწის ფორმირების დროს ("ცხელი" თუ "ცივი" გზა - ჩვენთვის ახლა ამას მნიშვნელობა არ აქვს) "მძიმე" და "მსუბუქი" ელემენტები და მათი ნაერთები არ შეიძლებოდა არ იყო მთლიანად შერეული. თუმცა მათი გრავიტაციული დიფერენციაცია უფრო შორს იწყება: გრავიტაციის გავლენით „მძიმე“ ნაერთები (რკინა) „იძირება“ - იძირება პლანეტის ცენტრში, ხოლო „მსუბუქი“ (სილიციუმი) - „მიცურავს“ მის ზედაპირზე. ახლა განვიხილოთ ეს პროცესი ხმელეთის მატერიის გონებრივად მოჩუქურთმებულ ვერტიკალურ სვეტში, რომლის ფუძე არის პლანეტის ცენტრი, ხოლო ზედა არის მისი ზედაპირი. „ჩაძირული“ რკინა მუდმივად ანაცვლებს ამ სვეტის სიმძიმის ცენტრს მის ძირზე. სადაც პოტენციური ენერგიასვეტი (სხეულის მასის ნამრავლისა და მისი აწევის სიმაღლის პროპორციულია, რაც ჩვენს შემთხვევაში არის მანძილი დედამიწის ცენტრსა და სვეტის სიმძიმის ცენტრს შორის) მუდმივად მცირდება. დედამიწის მთლიანი ენერგია, კონსერვაციის კანონების შესაბამისად, უცვლელია; შესაბამისად, გრავიტაციული დიფერენციაციის პროცესში დაკარგული პოტენციური ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას მხოლოდ მოლეკულების კინეტიკურ ენერგიად, ე.ი. გამოიყოფა სითბოს სახით.

გეოფიზიკოსების გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ეს ენერგია არის ამაზრზენი რაოდენობა 4·10 30 კალორიით (რაც უდრის მსოფლიოს ყველა ქვეყნის ტრილიონ ბირთვულ საბრძოლო მასალას). ეს სავსებით საკმარისია იმისთვის, რომ - რადიოაქტიური დაშლის ენერგიის გამოყენების გარეშეც კი - თავდაპირველად ცივი დედამიწის ნაწლავები გამდნარ მდგომარეობაში გაცხელდეს. თუმცა, დედამიწის სითბური ბალანსის გაანგარიშებისას მისი ისტორიის მანძილზე, გეოფიზიკოსები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ მისი ინტერიერის ტემპერატურა ზოგან მხოლოდ 1600°C-ს მიაღწევდა, ძირითადად დაახლოებით 1200°C-ს; რაც ნიშნავს, რომ ჩვენი პლანეტა, წინა იდეების საწინააღმდეგოდ, არასოდეს დნება სრულად. რა თქმა უნდა, პლანეტა გამუდმებით კარგავს თერმულ ენერგიას ზედაპირის გაციებისას, მაგრამ ეს დანაკარგი დიდწილად (თუ არა მთლიანად) კომპენსირდება მზის გამოსხივებით.

ასე რომ, დედამიწა თავისი ისტორიის განმავლობაში არის მყარი სხეული (უფრო მეტიც, სიღრმეში, თან მაღალი წნეხები - ძალიანხისტი სხეული), რომელიც, თუმცა პარადოქსულად იქცევა ძალიან დიდი მუდმივი დატვირთვის ქვეშ, როგორც უკიდურესად ბლანტი სითხე. თავად პლანეტის ფორმა - ელიფსოიდი ოდნავ ამობურცული ჩრდილოეთ პოლუსით და ოდნავ დათრგუნული სამხრეთ პოლუსი - იდეალურად შეესაბამება მას, რომელმაც უნდა მიიღოს სითხე წონასწორობის მდგომარეობაში. ამ "სითხის" სისქეში მუდმივად ხდება მატერიის კოლოსალური მასების უკიდურესად ნელი, მაგრამ წარმოუდგენლად ძლიერი მოძრაობები, რომლებიც დაკავშირებულია ვულკანიზმთან, მთის მშენებლობასთან, კონტინენტების ჰორიზონტალურ გადაადგილებასთან და ა. მათ კანონზომიერებებს მომდევნო თავში განვიხილავთ. აქ მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ენერგიის წყარო ყველა ამ პროცესისთვის არის საბოლოო ჯამში მატერიის იგივე გრავიტაციული დიფერენციაცია პლანეტის ნაწლავებში. შესაბამისად, როდესაც ეს პროცესი მთლიანად დასრულდება, ჩვენი პლანეტა გახდება გეოლოგიურად უმოქმედო, „მკვდარი“ – მთვარევით. გეოფიზიკოსების გამოთვლებით, ამ დროისთვის დედამიწაზე არსებული რკინის 85% ჩაიძირა მის ბირთვში, ხოლო დარჩენილი 15%-ის „დასახლებას“ კიდევ 1,5 მილიარდი წელი დასჭირდება.

გრავიტაციული დიფერენციაციის შედეგად პლანეტის ნაწლავები იყოფა (როგორც რძე სეპარატორში) სამ ძირითად ფენად: „მძიმე“, „შუალედური“ და „მსუბუქი“. შიდა "მძიმე" ფენა (ნივთიერების სიმკვრივით დაახლოებით 8 გ / სმ 3) - ცენტრალური ბირთვი, რომელიც შედგება რკინისა და სხვა ლითონების ნაერთებისგან; 6400 კმ-დან, რომელიც პლანეტის რადიუსს შეადგენს, ბირთვს შეადგენს 2900 კმ. ზედაპირული "მსუბუქი" ფენა (მისი ნივთიერების სიმკვრივე არის დაახლოებით 2,5 გ / სმ 3) ე.წ. ქერქი. ქერქის საშუალო სისქე მხოლოდ 33 კმ-ია; იგი გამოყოფილია ქვედა ფენებისგან მოჰოროვიჩის ზედაპირი, რომლის გავლისას გავრცელების სიჩქარე მკვეთრად იზრდება ელასტიური ტალღები. ქერქსა და ბირთვს შორის არის "შუალედური" ფენა - მანტია; მის ქანებს აქვთ დაახლოებით 3,5 გ/სმ 3 სიმკვრივე და ნაწილობრივ დნობის მდგომარეობაში არიან. ზედა მანტიაგამოყოფილი ქვედა მანტიაზედაპირიდან 60-250 კმ-ზე მდებარეობს ბაზალტების გამდნარი ფენით - ასთენოსფერო; ზედა მანტია ქერქთან ერთად ყალიბდება მყარი ჭურვიპლანეტები - ლითოსფერო(ნახ. 4). ასთენოსფეროში არის მაგმა კამერები, რომლებიც კვებავს ვულკანებს, რომელთა აქტივობა დედამიწას ევალება მის მოძრავ გარსს - ჰიდროსფეროდა ატმოსფერო.

ბრინჯი. 4. პლანეტის ნაწლავების აგებულება (სქემური ვულკანით)

თანამედროვე კონცეფციების თანახმად, ატმოსფერო და ჰიდროსფერო წარმოიქმნება მაგმას გაჟონვის შედეგად, რომელიც დნება ვულკანური პროცესების დროს ზედა მანტიიდან და ქმნის დედამიწის ქერქს. ატმოსფერო და ჰიდროსფერო შედგება მსუბუქი აქროლადი ნივთიერებებისგან (წყალბადის, ნახშირბადის და აზოტის ნაერთები), რომელთა შემცველობა დედამიწაზე მთლიანობაში ძალიან მცირეა - დაახლოებით მილიონჯერ ნაკლები, ვიდრე სივრცეში. ამ დეფიციტის მიზეზი არის ის, რომ ეს აქროლადი ნივთიერებები „გამოირეცხა“ პროტოპლანეტარული ღრუბლიდან. მზის ქარი(ანუ მზის პლაზმის ნაკადები) და მსუბუქი წნევა. დედამიწის პროტოპლანეტარული ღრუბლისგან წარმოქმნის დროს, მისი მომავალი ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს ყველა ელემენტი შეკრული იყო, მყარი ნივთიერებების შემადგენლობაში: წყალი - ჰიდროქსიდებში, აზოტი - ნიტრიდებში (და, შესაძლოა, ნიტრატები ), ჟანგბადი - ლითონის ოქსიდებში, ნახშირბადი - გრაფიტში, კარბიდებში და კარბონატებში.

თანამედროვე ვულკანური აირები დაახლოებით 75% წყლის ორთქლი და 15% ნახშირორჟანგია, დანარჩენი კი არის მეთანი, ამიაკი, გოგირდის ნაერთები (H 2 S და SO 2) და „მჟავე ორთქლი“ (HCl, HF, HBr, HI), ასევე. როგორც ინერტული აირები; თავისუფალი ჟანგბადი სრულიად არ არის. ალდანის ფარის უძველეს (კატარჰეან) კვარციტებში გაზის ბუშტების შემცველობის შესწავლამ აჩვენა, რომ ხარისხობრივი შემადგენლობაეს აირები სრულად შეესაბამება ზემოთ ჩამოთვლილს. რადგან ეს პირველადი ატმოსფერო ჯერ კიდევ ძალიან თხელი იყო, ტემპერატურა დედამიწის ზედაპირზე იყო რადიაციული წონასწორობის ტემპერატურაზედაპირის მიერ შთანთქმული მზის სითბოს ნაკადის მის მიერ გამოსხივებულ სითბოს ნაკადთან გასწორების შედეგად; დედამიწის პარამეტრების მქონე პლანეტისთვის რადიაციული წონასწორობის ტემპერატურა დაახლოებით 15°C-ია.

შედეგად, ვულკანური აირების შემადგენლობიდან თითქმის ყველა წყლის ორთქლი უნდა იყოს კონდენსირებული და ჰიდროსფეროს წარმოქმნა. Იმაში პირველადი ოკეანეგავიდა, წყალში იხსნება და ვულკანური აირების სხვა კომპონენტები - ნახშირორჟანგის უმეტესი ნაწილი, "მჟავა კვამლი", გოგირდის ოქსიდები და ამიაკის ნაწილი. შედეგად, პირველადი ატმოსფერო (შეიცავს - ოკეანესთან წონასწორობაში - წყლის ორთქლს, CO 2 , CO, CH 4 , NH 3 , H 2 S , ინერტული აირების და არის აღდგენითი) დარჩა თხელი და პლანეტის ზედაპირზე ტემპერატურა არ გადაუხვევია რაიმე შესამჩნევად რადიაციული წონასწორობის წერტილიდან და რჩება თხევადი წყლის არსებობის ფარგლებში. ამან წინასწარ განსაზღვრა დედამიწის ერთ-ერთი მთავარი განსხვავება მზის სისტემის სხვა პლანეტებისგან - მასზე ჰიდროსფეროს მუდმივი არსებობა.

როგორ იცვლებოდა ჰიდროსფეროს მოცულობა მისი ისტორიის განმავლობაში? გამდნარ ბაზალტში (ასთენოსფეროში) 1000°C ტემპერატურაზე და 5-10 ათასი ატმოსფერო წნევაზე იხსნება 7-8%-მდე H 2 O: ვულკანოლოგების მიერ დადგენილი ზუსტად ამდენი წყალია. დეგაზირებული ლავების ჩამოსხმისას. ამ წყლის უმეტესი ნაწილი (ანუ მანტიის წარმოშობის) ავსებდა ჰიდროსფეროს, მაგრამ მისი ნაწილი ისევ ქანებში შეიწოვება. ოკეანის ქერქი(ამ პროცესს ე.წ სერპენტინიზაცია). გეოფიზიკოსების გამოთვლებმა აჩვენა, რომ კატარქეასა და არქეანში ოკეანის აუზებში ცოტა წყალი იყო და ის ჯერ არ იყო დაფარული. შუა ოკეანის ქედები. წყალი ოკეანის ქერქში ოკეანეებიდან კი არ შედიოდა, არამედ ქვემოდან - პირდაპირ მანტიიდან. პროტეროზოიკის დასაწყისში ოკეანეების დონემ მიაღწია შუა ოკეანის ქედების მწვერვალებს, მაგრამ მთელი ადრეული პროტეროზოიკის განმავლობაში ოკეანეებში შესული წყლის თითქმის მთელი მოცულობა შთანთქავდა ოკეანის ქერქის ქანებს. შუა პროტეროზოიკის დასაწყისისთვის დასრულდა სერპენტინიზაციის პროცესები და ოკეანის ქერქი შეიძინა თანამედროვე შემადგენლობა. ამ დროიდან ოკეანეების მოცულობამ კვლავ დაიწყო ზრდა. ეს გაგრძელდება (ეტაპობრივი შენელებით) სანამ დედამიწაზე ვულკანური პროცესები არ შეჩერდება.

თუ ადამიანს ჰკითხავთ: „რატომ არის ზღვა მარილიანი?“, ის თითქმის უპასუხებს: „იგივე მიზეზის გამო, რის გამოც უწყლო ტბები მარილიანია (როგორც ტბა ელტონი, რომელიც გვამარაგებს სუფრის მარილს): მდინარეები ჩაედინება ზღვა ატარებს გარკვეული რაოდენობის მარილს, შემდეგ წყალი აორთქლდება და მარილი რჩება." ეს პასუხი არასწორია: ოკეანის მარილიანობა სრულიად განსხვავებული ხასიათისაა, ვიდრე ჩამონადენის შიდა ბოლო წყლების მარილიანობა. ფაქტია, რომ პირველადი ოკეანის წყალს სხვადასხვა მინარევები ჰქონდა. ამ მინარევების ერთი წყარო იყო წყალში ხსნადი ატმოსფერული აირები, მეორე იყო ქანები, საიდანაც ეროზიის შედეგად (როგორც ხმელეთზე, ასევე ზღვის ფსკერზე) სხვადასხვა ნივთიერებები. "მჟავა კვამლები", წყალში გახსნისას, იძლევიან ჰალოგენურ მჟავებს, რომლებიც დაუყოვნებლივ რეაგირებენ სილიკატებთან (ქანების მთავარი კომპონენტი) და მათგან გამოყოფენ ლითონების ექვივალენტურ რაოდენობას (ძირითადად ტუტე და ტუტე მიწის ლითონები - Na, Mg, Ca, Sr, კ, ლი). ამავდროულად, ჯერ ერთი, წყალი თითქმის ნეიტრალური გახდა მჟავესაგან და მეორეც, სილიკატებიდან ამოღებული ელემენტების მარილები გადადიოდა ხსნარში; ამრიგად, ოკეანის წყალი თავიდანვე მარილიანი იყო. კათიონების კონცენტრაცია ზღვის წყალში ემთხვევა ამ ლითონების სიმრავლეს დედამიწის ქერქის ქანებში, მაგრამ ძირითადი ანიონების (Cl–, Br–, SO 4 –, HCO 3 –) შემცველობა ზღვის წყალში გაცილებით მაღალია. ვიდრე მათი რაოდენობა, რომელიც შეიძლება მოპოვებული იყოს მთის ჯიშებიდან. აქედან გამომდინარე, გეოქიმიკოსები თვლიან, რომ ზღვის წყლის ყველა ანიონი წარმოიქმნება მანტიის დეგაზირების პროდუქტებისგან, ხოლო ყველა კატიონი - განადგურებული ქანებისგან.

ზღვის წყლის მჟავიანობის განმსაზღვრელი მთავარი ფაქტორია მასში ნახშირორჟანგის შემცველობა (CO 2 წყალში ხსნადია, ახლა 140 ტრილიონი ტონა იხსნება ოკეანეებში - ატმოსფეროში შემავალი 2,6 ტრილიონი ტონის წინააღმდეგ). ოკეანეებში არსებობს დინამიური ბალანსი უხსნად კალციუმის კარბონატს CaCO 3-სა და ხსნად ბიკარბონატს Ca (HCO 3) 2-ს შორის: CO 2-ის ნაკლებობით, „ზედმეტი“ ბიკარბონატი გადაიქცევა კარბონატად და ნალექად, ხოლო CO 2-ის ჭარბით. კარბონატი გადაიქცევა ბიკარბონატად და გადადის ხსნარში. კარბონატ-ბიკარბონატის ბუფერიწარმოიშვა ოკეანეში საწყისი ეტაპიმისი არსებობა და მას შემდეგ ის სტაბილურ დონეზე ინარჩუნებს ოკეანის წყლის მჟავიანობას.

რაც შეეხება ატმოსფეროს, მისმა შემადგენლობამ დაიწყო ცვლილება პროტეროზოურში, როდესაც ფოტოსინთეზურმა ორგანიზმებმა დაიწყეს (როგორც მათი სასიცოცხლო აქტივობის ქვეპროდუქტი) თავისუფალი ჟანგბადის გამომუშავება; ახლა მტკიცედ ითვლება, რომ პლანეტაზე ყველა თავისუფალი ჟანგბადი ბიოგენური წარმოშობისაა. ჟანგბადი, ნახშირორჟანგისგან განსხვავებით, ცუდად იხსნება წყალში (თანაფარდობა ატმოსფერულ და გახსნილ CO 2-ს შორის, როგორც ვნახეთ, არის 1:60, ხოლო O 2-ისთვის არის 130:1), და შესაბამისად, თითქმის მთელი მატება. ჟანგბადი ატმოსფეროშია. იქ ის იჟანგება CO და CH 4 - მდე CO 2 , H 2 S - S - მდე და SO 2 - მდე და NH 3 - N 2 - მდე ; ბუნებრივი გოგირდი იშლება ზედაპირზე, ნახშირორჟანგი და გოგირდის დიოქსიდი იხსნება ოკეანეში და შედეგად ატმოსფეროში რჩება მხოლოდ ქიმიურად ინერტული აზოტი (78%) და ჟანგბადი (21%). შემცირებისგან ატმოსფერო ხდება თანამედროვე, ჟანგვითი; თუმცა, მოგვიანებით უფრო დეტალურად განვიხილავთ დედამიწაზე ჟანგბადის ისტორიას, სადაც ვისაუბრებთ ცოცხალი არსებების ადრეულ ევოლუციაზე (თავი 5).

ატმოსფეროში ჟანგბადისა და აზოტის გარდა მცირე რაოდენობითაა ე.წ სათბურის გაზები- ნახშირორჟანგი, წყლის ორთქლი და მეთანი. მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შეადგენენ ატმოსფეროს უმნიშვნელო ნაწილს (1%-ზე ნაკლები), ისინი მაინც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ გლობალურ კლიმატზე. ეს ყველაფერი ეხება ამ გაზების განსაკუთრებულ თვისებებს: შედარებით გამჭვირვალეა მზიდან მომდინარე მოკლე ტალღის გამოსხივების მიმართ, ისინი ამავე დროს გაუმჭვირვალეა დედამიწის მიერ კოსმოსში გამოსხივებული გრძელი ტალღის გამოსხივების მიმართ. ამ მიზეზით, ატმოსფერული CO 2 ოდენობის ცვალებადობამ შეიძლება გამოიწვიოს პლანეტის სითბოს ბალანსის მნიშვნელოვანი ცვლილებები: ამ გაზის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მის თვისებებში ატმოსფერო უახლოვდება სათბურის შუშის სახურავს, რომელიც უზრუნველყოფს სათბურის გათბობას. ჰაერი გასხივოსნებული ენერგიის "დაჭერით", - სათბურის ეფექტი.

დედამიწის ქერქი, ჰიდროსფერო და ატმოსფერო ძირითადად წარმოიქმნა ახალგაზრდა დედამიწის ზედა მანტიიდან ნივთიერებების გამოყოფის შედეგად. ამჟამად ოკეანის ქერქის წარმოქმნა ხდება შუა ოკეანის ქედებში და თან ახლავს გაზების და მცირე რაოდენობით წყლის გამოყოფას. ახალგაზრდა დედამიწაზე ქერქის ფორმირება იმავე პროცესებმა გამოიწვია - მათ გამო წარმოიქმნა კლდის გარსი მთელი პლანეტის მოცულობის 0,0001%-ზე ნაკლები სისქით. ამ ჭურვის შემადგენლობა, რომელიც ქმნის კონტინენტურ და ოკეანეურ ქერქს, დროთა განმავლობაში განვითარდა, უპირველეს ყოვლისა, მანტიიდან ელემენტების სუბლიმაციის გამო, დაახლოებით 100 კმ სიღრმეზე ნაწილობრივი დნობის შედეგად. თანამედროვე ქერქის საშუალო ქიმიური შემადგენლობა აჩვენებს, რომ მასში ჟანგბადი შეიცავს ყველაზე, სხვადასხვა ფორმით აერთიანებს სილიციუმს, ალუმინს და სხვა ელემენტებს სილიკატების შესაქმნელად.

მრავალი მონაცემის საფუძველზე შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ მანტიიდან არასტაბილური ელემენტები გათავისუფლდა ვულკანური ამოფრქვევის შედეგად, რომელიც თან ახლდა ქერქის წარმოქმნას. სავარაუდოდ, თავდაპირველად ატმოსფერო შედგებოდა ნახშირორჟანგისა და აზოტისგან წყალბადით და წყლის ორთქლით. ევოლუცია თანამედროვე ჟანგბადის ატმოსფეროში არ მომხდარა მანამ, სანამ სიცოცხლე არ დაიწყო განვითარება.

ჰიდროსფეროს ფორმირება

წყალი თავის სამ მდგომარეობაში - თხევადი, ყინული და წყლის ორთქლი - ფართოდ არის გავრცელებული დედამიწის ზედაპირზე და იკავებს 1,4 მილიარდ კმ 3 მოცულობას. თითქმის მთელი ეს წყალი (> 97 %) მდებარეობს ოკეანეებში და დანარჩენი უმეტესობა ქმნის ყინულის პოლარულ ქუდები და მყინვარები (დაახლოებით 2 %). კონტინენტური მტკნარი წყლები წარმოადგენს 1-ზე ნაკლებს % მთლიანი მოცულობა. ატმოსფერო შეიცავს შედარებით მცირე წყალს (0,001% ორთქლის სახით). ზოგადად წყლის ამ რეზერვუარებს ე.წ ჰიდროსფერო.

ჰიდროსფეროს წარმოქმნის დროს წყლის წყაროები საკამათოა. ნებისმიერ შემთხვევაში, როდესაც დედამიწის ზედაპირი გაცივდა T-მდე< 100°С, водяные пары, дегазирующиеся из мантии, сконденсировались.

ოკეანეები ჩამოყალიბდა დაახლოებით 3,8 · 10 9 წლის წინ, რასაც მოწმობს ოკეანეში ჩაძირული დანალექი ქანების ასაკი.

ატმოსფეროდან კოსმოსში ძალიან ცოტა წყლის ორთქლი აღწევს, რადგან დაახლოებით 15 კმ სიმაღლეზე დაბალი ტემპერატურა იწვევს მის კონდენსაციას და დაბლა დონემდე დაცემას. ამჟამად ძალიან ცოტა წყალი იშლება მანტიიდან. ამრიგად, დეგაზირების ძირითადი ფაზის შემდეგ, დედამიწის ზედაპირზე წყლის მთლიანი მოცულობა გეოლოგიურ დროში ოდნავ შეიცვალა.

ჰიდროსფეროში წყლის რეზერვუარებს შორის მიმოქცევას ე.წ ჰიდროლოგიური ციკლი.

მიუხედავად იმისა, რომ ატმოსფეროში არსებული წყლის ორთქლის მოცულობა მცირეა (დაახლოებით 0,013 10 6 კმ3), წყალი მუდმივად მოძრაობს ამ წყალსაცავში. ის აორთქლდება ოკეანეების ზედაპირიდან (0,423 10 6 კმ 3 / წელიწადში) და ხმელეთიდან (0,073 10 6 კმ 3 წელიწადში) და ტრანსპორტირდება ჰაერის მასებით (0,037 10 6 კმ 3 / წელიწადში). ატმოსფეროში ყოფნის ხანმოკლე დროის მიუხედავად (ჩვეულებრივ 10 დღე), წყლის ტრანსპორტირების საშუალო მანძილი დაახლოებით 1000 კმ-ია. შემდეგ წყლის ორთქლი ბრუნდება ან ოკეანეებში (0,386 10 6 კმ 3 /წელიწადში) ან კონტინენტებზე (0,110 10 6 კმ 3 /წელიწადში) თოვლის ან წვიმის სახით. ნალექის უმეტესი ნაწილი, რომელიც მოდის კონტინენტებზე, შემოდის ნალექებითა და ფოროვანი ან გატეხილი ქანებით, რაც ქმნის მიწისქვეშა წყლებს (9,5 10 6 კმ 3); დანარჩენი წყალი ზედაპირზე მიედინება მდინარეების სახით (0,13 10 6 კმ 3) ან ხელახლა აორთქლდება ატმოსფეროში.

წყლის სწრაფ ტრანსპორტირებას ატმოსფეროში განსაზღვრავს შემომავალი მზის რადიაცია. ქერქამდე მიმავალი თითქმის მთელი გამოსხივება მიდის თხევადი წყლის აორთქლებასა და ატმოსფერული წყლის ორთქლის წარმოქმნაში. დარჩენილი რადიაციის უმეტესი ნაწილი შეიწოვება ქერქის მიერ და ამ პროცესის ეფექტურობა მცირდება გრძედის მატებასთან ერთად, ძირითადად დედამიწის სფერული ფორმის გამო.