Великий геологічний кругообіг речовини
Геологічний кругообіг речовин має найбільшу швидкість в горизонтальному напрямку між сушею і морем. Сенс великого кругообігу в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, вивітрювання, а продукти вивітрювання, в тому числі розчинні у воді поживні речовини, зносяться потоками води у Світовий океан з утворенням морських нашарувань і повертаються на сушу лише частково, наприклад, з опадами або з витягнутими людиною з води організмами. Далі протягом тривалого часового відрізку протікають повільні геотектонічні зміни - рух материків, підняття і опускання морського дна, вулканічні виверження і т.д. в результаті яких утворилися нашарування повертаються на сушу і процес починається знову.
Великий геологічний кругообіг речовини. Під дією денудаційних процесів відбувається руйнування гірських порід і осадконакопление. Утворюються осадові породи. В областях стійкого занурення (зазвичай це океанічне дно) речовина географічної оболонки входить в глибокі шари Землі. Далі під дією температури і тиску йдуть метаморфічні процеси, в результаті яких утворюються гірські породи, речовина просувається ближче до центру Землі. В надрах Землі в умовах дуже високих температур відбувається магматизм: породи плавляться, піднімаються у вигляді магми з розломів до земної поверхні і виливаються на поверхню при виверженнях. Таким чином, здійснюється круговорот речовини. Геологічний кругообіг ускладнюється, якщо враховувати обмін речовиною з космічним простором. Великий геологічний кругообіг не є замкнутим в тому сенсі, що якась частка речовини, що потрапила в надра Землі, зовсім не обов'язково вийде на поверхню, і навпаки, частка, що піднімається при виверженні, могла ніколи раніше не перебувати на земній поверхні
Основні джерела енергії природних процесів на Землі
Випромінювання Сонця - основне джерело енергії на Землі. Його потужність характеризується сонячної постійної - кількістю енергії, що проходить через площадку одиничної площі, перпендикулярну сонячним променям. На відстані в одну астрономічну одиницю (тобто на орбіті Землі) ця постійна дорівнює приблизно 1370 Вт / м².
Живі організми використовують енергію Сонця (фотосинтез) і енергію хімічних зв'язків (хемосинтез). Ця енергія може використовуватися в різних природних і штучних процесах. Третина всієї енергії відбивається атмосферою, 0,02% використовується рослинами для фотосинтезу, а решта на підтримку багатьох природних процесів - обігрів землі, океану, атмосфери рух пов. мас. Пряме нагрівання сонячними променями або перетворення енергії за допомогою фотоелементів може бути використано для виробництва електроенергії (сонячними електростанціями) або виконання іншої корисної роботи. Шляхом фотосинтезу була в далекому минулому отримана і енергія, запасена в нафти та інших видах викопного палива.
Це величезна енергія веде до загального потепління, тому що після того, як пройшла через природні процеси випромінюється назад і атмосфера не дає їй піти назад.
2. Внутрішня енергія Землі; прояв - вулкани, гарячі джерела
18. Перетворення енергії біотичного та абіотичного походження
У функціонуючої природній екосистемі не існує відходів. Всі організми, живі або мертві, потенційно є їжею для інших організмів: гусениця їсть листя, дрізд харчується гусеницями, яструб здатний з'їсти дрозда. Коли рослини, гусінь, дрізд і яструб гинуть, вони в свою чергу переробляються редуцентамі.
Всі організми, які користуються одним типом їжі, належать до одного трофічного рівня.
Організми природних екосистем залучені в складну мережу багатьох пов'язаних між собою харчових ланцюгів. Така мережа називається харчової мережею.
Піраміди енергетичних потоків: З кожним переходом з одного трофічного рівня в інший в межах харчового ланцюга або мережі відбувається робота і в навколишнє середовище виділяється теплова енергія, а кількість енергії високої якості, використовуваної організмами наступного трофічного рівня, знижується.
Правило 10%: при переході з одного трофічного рівня на інший 90% енергії втрачається, і 10% передається на наступний рівень.
Чим довше харчова ланцюг, тим більше втрачається корисної енергії. Тому довжина харчового ланцюга зазвичай не перевищує 4 - 5 ланок.
Енергетика ландшафтної сфери Землі:
1) сонячна енергія: теплова, промениста
2) потік теплової енергії з надр Землі
3) енергія приливних течій
4) тектонічна енергія
5) асиміляція енергії при фотосинтезі
Кругообіг води в природі
Кругообіг води в природі - процес циклічного переміщення води в земній біосфері. Складається з випаровування, конденсації і опадів (атмосферні опади частково випаровуються, частково утворюють тимчасові та постійні водостоки і водойми, частково - просочуються в землю і утворюють підземні води), а також процеси дегазації мантії: з мантії непрервино надходить вода. вода виявлена навіть на величезній глибині.
Моря втрачають через випаровування більше води, ніж отримують з опадами, на суші - положення зворотне. Вода безперервно циркулює на земній кулі, при цьому її загальна кількість залишається незмінним.
75% поверхні Землі покрито водою. Водна оболонка Землі - гідросфера. Більшу її частину становить солона вода морів і океанів, а меншу - прісна вода озер, річок, льодовиків, грунтові води і водяна пара.
На землі вода існує в трьох агрегатних станах: рідкому, твердому і газоподібному. Без води неможливе існування живих організмів. У будь-якому організмі вода є середовищем, в якій відбуваються хімічні реакції, без яких не можуть жити живі організми. Вода є найціннішим і найнеобхіднішим речовиною для життєдіяльності живих організмів.
Розрізняють декілька видів кругообігів води в природі:
Великий, або світовий, кругообіг - водяна пара, що утворився над поверхнею океанів, переноситься вітрами на материки, випадає там у вигляді атмосферних опадів і повертається в океан у вигляді стоку. У цьому процесі змінюється якість води: при випаровуванні солона морська вода перетворюється в прісну, а забруднена - очищається.
Малий, або океанічний, кругообіг - водяна пара, що утворився над поверхнею океану, сконденсіруется і випадає у вигляді опадів знову в океан.
Внутріконтинентальний круговорот - вода, яка випарувалася над поверхнею суші, знову випадають на сушу у вигляді атмосферних опадів.
Зрештою, опади в процесі руху знову досягають Світового океану.
Швидкість перенесення різних видів води змінюється в широких межах, так і періоди витрат, і періоди поновлення води також різні. Вони змінюються від декількох годин до декількох десятків тисячоліть. Атмосферна волога, яка утворюється при випаровуванні води з океанів, морів і суші і існує у вигляді хмар, оновлюється в середньому через вісім днів.
Води, що входять до складу живих організмів, відновлюються протягом декількох годин. Це найбільш активна форма водообміну. Період оновлення запасів води в гірських льодовиках складає близько 1 600 років, в льодовиках полярних країн значно більше - близько 9 700 років.
Повне оновлення вод Світового океану відбувається приблизно через 2 700 років.
Ефекти взаємодії сонячного випромінювання, що рухається і обертається землі.
В даному питанні слід розглянути сезонну мінливість: зима / літо. Розписати, що через обертання і руху Землі, сонячне випромінювання надходить нерівномірно, а значить, кліматичні умови змінюються з широтою.
Земля нахилена до площини екліптики 23,5 градуса.
Промені проходять під різними кутами. Радіаційний баланс. Важливо не тільки, скільки отримує, але і скільки втрачає, і скільки залишається з урахуванням альбедо.
Центри дії атмосфери
Великі області стійкого високого або низького тиску, пов'язані з загальною циркуляцією атмосфери - центри дії атмосфери. Вони визначають панівне напрямок вітрів і служать осередками формування географічних типів повітряних мас. На синоптичних картах вони виражаються замкнутими лініями - изобарами.
Причини. 1) неоднорідність Землі;
2) відмінність фіз. властивостей суші і води (теплоємність)
3) відмінність в альбедо поверхонь (R / Q): вода - 6%, екв. ліси - 10-12%, шір.леса - 18%, луг - 22-23%, сніг - 92%;
Це викликає ОЦА.
# 9679; перманентні - в них високий або низький тиск існує цілий рік:
1. екваторіальна смуга пониж. тиску, вісь якої кілька мігрує від екватора слідом за Сонцем в сторону річного півкулі - Екваторіальна депресія (причини: велика кількість Q і океани);
2. по одній субтропічній смузі покращення. тиску в Сівши. і Пд. півкулі; кілька мігрують влітку в більш високі субтропич. широти, узимку - в більш низькі; розпадаються на ряд океанич. антициклонів: в Сівши. півкулі - Азорский антициклон (особливо влітку) н Гавайський; в Юж.- Південно-Індійський, Південно-Тихоокеанський і Південно-Атлантичний;
3. області пониж. тиску над океанами у високих широтах помірних поясів: в Сівши. півкулі - Ісландський (особливо взимку) і Алеут мінімуми, в Юж.- суцільне кільце зниженого тиску, що оточує Антарктиду (50 0 пд);
4. області покращення. тиску над Арктикою (особливо взимку) і Антарктидою - антициклони;
# 9679; сезонні - простежуються як області високого або низького тиску протягом одного сезону, змінюючись в інший сезон на центр дій атмосфери протилежного знака. Їх існування пов'язане з різкою зміною протягом року темп-ри поверхні суші по відношенню до темп-ре поверхні океанів; річний перегрів суші створює сприятливі умови для формування тут областей пониж. тиску, зимовий переохолодження - для областей покращення. тиску. Все в. півкулі до зимових областям покращення. тиску відносяться Азіатський (Сибірський) з центром в Монголії і Канадський максимуми, в Юж.- Австралійський, Південно-Американський і Південно-Африканський максимуми. Літні області пониж. тиску: в Сівши. півкулі - Південно-Азіатський (або Переднеазіатський) і Північно-Американський мінімуми, в Пд. - Австралійський, Південно-Американський і Південно-Африканський мінімуми).
Центрам дії атмосфери притаманний певний тип погоди. Тому повітря тут порівняно швидко набуває властивостей підстильної поверхні - жаркий і вологий в Екваторіальній депресії, холодний і сухий в Монгольському антициклоні, прохолодний і вологий в Ісландському мінімумі і т.д.
Планетарний теплообмін і його причини
Основні риси планетарного теплообміну. Сонячна енергія, що поглинається поверхнею земної кулі, витрачається потім на випаровування і перенесення тепла турбулентними потоками. На випаровування йде в середньому по всій планеті близько 80%, а на турбулентний теплообмін - інші 20% від загального тепла.
Процеси теплообміну і зміни з географічною широтою його складових в океані і на суші відрізняються великою своєрідністю. Все тепло, що поглинається сушею навесні і влітку, повністю втрачається восени і взимку; при збалансованому річному бюджеті тепла він, отже, повсюдно виявляється рівним нулю.
У Світовому океані завдяки великій теплоємності води і її рухливості в низьких широтах відбувається накопичення тепла, звідки воно переноситься течіями у високі широти, де витрачання його перевищує надходження. Таким чином покривається дефіцит, що створюється в теплообміні води з повітрям.
В екваторіальній зоні Світового океану при великій величині поглинається сонячної радіації і зниженому витраті енергії річний бюджет тепла має максимальні позитивні значення. З віддаленням від екватора позитивний річний бюджет тепла зменшується через збільшення видаткових складових теплообміну, головним чином випаровування. З переходом від тропіків до помірних широт бюджет тепла стає негативним.
В межах суші все тепло, що отримується в весняно-літній час, витрачається в осінньо-зимовий період. У водах же Світового океану за довгу історію Землі накопичилася величезна кількість тепла рівне 7,6 * 10 ^ 21 ккал. Акумуляція настільки великої маси пояснюється високою теплоємністю води і її інтенсивним перемішуванням, в процесі якого відбувається досить складне перерозподіл тепла в товщі океаносфери. Теплоємність всієї атмосфери в 4 рази менше, ніж у десятиметрового шару вод Світового океану.
Незважаючи на те що питома вага сонячної енергії, що йде на турбулентний теплообмін між поверхнею Землі і повітрям, порівняно невеликий, він є основним джерелом нагрівання приповерхностной частини атмосфери. Інтенсивність цього теплообміну залежить від різниці температур між повітрям і поверхнею, що підстилає (водою або сушею). У низьких широтах планети (від екватора приблизно до сорокових широт обох півкуль) повітря нагрівається головним чином від суші, нездатною акумулювати сонячну енергію і віддає все одержуване тепло атмосфері. За рахунок турбулентного теплообміну повітряна оболонка отримує від 20 до 40 ккал / см ^ 2 в рік, а в областях з малим зволоженням (Сахара, Аравія та ін.) - навіть більше 60 ккал / см ^ 2. Води ж у цих широтах накопичують тепло, віддаючи повітрю в процесі турбулентного теплообміну лише 5-10 ккал / см ^ 2 в рік і менш. Тільки в окремих районах (обмеженій площі) вода в середньому за рік виявляється холодніше і тому отримує тепло від повітря (в екваторіальній зоні, на північному заході Індійського океану, а також біля західного узбережжя Африки і Південної Америки).