Лекция № 3. Общая характеристика Земли. Цикличность

1.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Тихоокеанский государственный университет
Факультет природопользования и экологии
Кафедра Экологии, ресурсопользования и
безопасности жизнедеятельности
Разработчики:
Лукьянов А. И.
Дахова Е. В.
Морина О. М.
Лекция 3
Общая характеристика Земли.
Цикличность.
2020 г.

2.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Земля во Вселенной

3.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Галактика - гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных
скоплений, межзвёздного газа и пыли, и тёмной материи
Гала́ктика Млечный Путь — галактика, в
которой находятся Земля, Солнечная
система и все отдельные звёзды,
видимые невооружённым глазом.
Относится к спиральным галактикам с
перемычкой.
Млечный Путь вместе с Галактикой
Андромеды
(М31),
Галактикой
Треугольника
(М33)
и более чем
40
карликовыми
галактикамиспутниками — своими и Андромеды —
образуют Местную Группу галактик

4.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Разглядеть на небе невооружённым глазом можно всего лишь три
галактики:
туманность Андромеды (видна в
северном полушарии)
Большое и Малое Магеллановы
Облака (видны в южном)

5.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Одной из главных сил, которая контролирует движение и взаимное
положение частиц в космосе, является сила тяготения или
гравитация

6.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Возникновение Вселенной –
10-20 млрд. лет

7.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Солнечная система
• Главная особенность которой - силовое поле определяется в основном Центральной звездой –
Солнцем.
• Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает в течение 365, 26 суток по слабо вытянутой
эллиптической орбите.
• Примерно каждые 200 тыс. лет эксцентриситет орбиты Земли меняется от 0, 5 до 12 млн. км, что
называется большим циклом и считается одной из причин изменения климата на Земле, и, следовательно,
в геологических процессах.

8.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Движение Земли по орбите вокруг Солнца и его
географические следствия
• Земля, подобно другим планетам, движется вокруг Солнца. Этот путь
Земли называется орбитой (лат. orbita – колея, дорога).
• Орбита Земли – эллипс, близкий к окружности, в одном из фокусов
которого находится Солнце.
• Расстояние от Земли до Солнца изменяется в течение года от 147 млн.
км (в январе) до 152 млн. км (в июле).
• Земля движется по орбите с запада на восток со средней скоростью
около 30 км/с и проходит весь путь за год – 365 суток 6 часов 9 минут 9
секунд.

9.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты под углом 66,5° и
перемещается в пространстве параллельно самой себе в течение года.
• Это приводит к важнейшим географическим следствиям – смене времен года и
неравенству дня и ночи.
Наклон
земной
оси
к
плоскости
орбиты
и
сохранение её ориентировки
в
пространстве
обусловливает
различный
угол падения солнечных
лучей
и
соответственно
различия в поступлении
тепла
на
земную
поверхность,
а
также
неодинаковую
продолжительность дня и
ночи в течение года на всех
широтах, кроме экватора.

10.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• С периодом в 26 тыс. лет ось Земли совершает медленное вращение
перпендикулярно к плоскости орбиты.
• В астрономии это явление называется прецессией (предварение
равноденствий), в геологии – циклом.
• Вследствие прецессии меняется продолжительность сезонов: каждые 10,5 тыс.
лет на каждом полушарии короткие зимы сменяются на длинные. В этом
усматривают одну из причин колебания климата в геологическом прошлом.

11.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• 22 июня земная ось северным концом обращена к Солнцу.
• В этот день – день летнего солнцестояния – солнечные лучи в полдень
отвесно падают на 23,5° параллель северной широты – так называемый
северный тропик.
• Все параллели севернее экватора до 66,5° с. ш. большую часть суток
освещены, на этих широтах день длиннее ночи.
• Севернее 66,5° с. ш. в день летнего солнцестояния территория полностью
освещена Солнцем – там полярный день.

12.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• 21 марта – в день весеннего равноденствия и 23 сентября – в день осеннего
равноденствия терминатор проходит через оба полюса Земли и делит все
параллели пополам.
• Северное и южное полушария в эти дни освещены одинаково, день всюду на
Земле равен ночи.
• Солнечные лучи в полдень в зените над экватором, полушария получают
одинаковое количество тепла.
• На Земле 21 марта и 23 сентября – начало астрономической весны и осени в
соответствующих полушариях.

13.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• Со сменой времен года связана сезонная ритмика природы.
• Она проявляется в изменении температуры, влажности воздуха и других
метеорологических элементов, в режиме водоемов, в жизни растений,
животных и т. д.
• В результате наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты и его годового
движения на Земле образовалось пять поясов освещения, ограниченных
тропиками и полярными кругами.
• Они отличаются высотой полуденного стояния Солнца над горизонтом,
продолжительностью дня и соответственно тепловыми условиями.

14.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
С периодом около 80 тысяч лет угол наклона оси вращения Земли
изменяется от 63, 5 0 до 68, 5 0 , что приводит к периодическим
изменениям ширины климатических поясов. Ось вращения Земли
испытывает небольшие по амплитуде изменения угла наклона
(кивания) с периодом 18,6 лет, которое называется нутациями
(колебания с короткими периодами).

15.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Строение и химический состав Земли

16.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Основанием
для
выделения
оболочек послужили данные о
скорости распространения волн,
возникающих при землетрясении,
которые обусловлены плотностью
вещества.
В верхней части земная кора большей
частью сложена осадочными породами, и
скорость зоны не превышает 4 км/с, в
следующем, гранитном слое, скорость
волны увеличивается до 6 км/сек.

17.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кора
переходных
областей
• В настоящее время в
строении
нашей
планеты выделяются
• 7 оболочек:
• 3 в земной коре,
• 2 в мантии
• 2 в ядре.

18.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Модель строения Земли
1. Земная кора (слой А)
2. Мантия Земли (слои B, C, D)
3. Ядро Земли (слои E, F, G).
Внутреннее строение Земли
(модель Гутенберга-Буллена)

19.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Земная кора
(слой А)
3 слоя
3 типа
Верхний осадочные
породы,
средний гранитный,
нижний –
базальтовым
Континентальная
Океаническая
Кора переходных
областей

20.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Типы земной коры
(по составу и мощности)
Континентальная кора
Океаническая кора
Кора переходных областей
мощность 35 км под равнинами,
50-80 км под горами.
Особенность - наличие корней
гор, т. е. резкого увеличения
мощности земной коры под
крупными горными системами.
Под Гималаями мощность коры
достигает 70-80 км.
мощностью 5-10 км. стоит
из 3 слоев:
характерна для периферии крупных
континентов, где развиты окраинные
моря, имеются архипелаги. Здесь
происходит смена континентальной
коры на океаническую. Гранитный слой
ближе к океанам выклинивается, а возле
континентов увеличивается
Верхний, осадочный, (до 500 м)
представлен рыхлыми глубоководными
осадками, мощность которых не
превышает нескольких сотен метров
Средний слой (от
500 до 1000 м),
также небольшой
мощности,
представлен
уплотненными
осадками и
продуктами
подводных
вулканических
извержений.
Нижний базальтовый слой.
Мощность 4-10 км

21.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Архипелаги – это группа островов, лежащих на
не большом расстоянии друг от друга, часто
имеющие сходное геологическое строение.
Различают
архипелаги
материковые,
коралловые, вулканические

22.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Мантия Земли
Самый крупный элемент Земли.
Она достигает 83 % объема и 67
% массы Земли. Сейсмические
данные свидетельствуют об
очень сложном внутреннем
строении мантии.
В ее составе выделяют ряд
границ разделов, основными из
которых являются поверхности,
залегающие на глубинах 410,
950 и 2900 км.
По значениям физических
параметров выделяется верхняя
мантия и нижняя мантия

23.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Мантия Земли
Верхняя мантия – от поверхности
Мохоровичича до 950 км.
Верхний слой
В
до 410 км
Слой Гутенберга
Средний слой
С
между 410 и 950 км
Слой Голицына
слой пониженной твёрдости, прочности и
вязкости в верхней мантии Земли, слой
пониженных скоростей сейсмических волн
Верхняя граница
находится под материками
на глубине 80—100 км,
под океанами — около 50
км
Нижняя граница, повидимому, проходит на
глубине около 400 км
Астеносфера
Нижняя мантия Слой D
от 950 до 2900 км
Скорости растут незначительно
и вещество находится в твердом,
кристаллическом состоянии.
резким возрастанием
скоростей объемных волн и
очень неоднороден по
составу. В нем происходит
или изменение
химического состава, или
фазовые переходы
Вместе с корой образуют
литосферу
равномерное
нарастание скорости волн с
глубиной обусловлено в основном
ростом давления и
свидетельствует об однородном
строении нижней мантии.

24.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Центральная геосфера Земли, которая
занимает около 17 % ее объема и
составляет 34 % ее массы.
Ядро имеет кольцеобразную форму и
подразделяется на 3 элемента
Ядро Земли
Границы и слои внутри Земли носят названия в честь выдающихся
сейсмологов, поскольку особенности глубинного строения Земли во
многом были установлены именно с помощью сейсмических
методов

25.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Ядро Земли
Внешнее ядро
(слой E)
от границы Гутенберга до
границы на глубине 4980 км.
Обладает свойствами жидкости и
достаточно пластично.
Переходная
оболочка (слой F)
в интервале глубин
4980–5100 км.
не пропускает поперечных сейсмических волн, что
говорит в пользу жидкого состояния этого слоя.
Возможно, что это вещество находится в условиях
высокого давления и температуры, но не является
жидкостью в обычном понимании, но
обладает некоторыми ее свойствами
Субъядро (слой G)
Твердое ядро.
5100-6371 км – граница
раздела, называется также
границей Леман

26.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Химический состав Земли

27.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Химический состав по слоям
Кла́рковое число (или кларки элементов, кларк элемента) — числа,
выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре,
гидросфере,
Земле,
космических
телах,
геохимических
или
космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой
системы. Выражается в % или г/кг.

28.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кларки
массовые
атомные
объемные
среднее содержание
элементов, выраженное в %
или
граммах на грамм породы
процент
количества числа
атомов элементов
определяющие какой объем в
процентах занимает данный
элемент в горной
породе
Таким образом, в строении земной коры явно преобладают легкие элементы, что
обусловливает ее относительно невысокую плотность. Из общего закона возрастания
плотности с глубиной вытекает предположение о возрастании роли тяжелых элементов с
глубиной, т.е. в мантии и особенно в ядре

29.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Геофизические методы
Сейсмический
–
гравиметрический
основан на изучении
скорости
распространения волн в
Земле, а также
колебаний,
возникающих при
землетрясениях или
искусственных взрывах
основан на изучении
распределения на
поверхности
Земли силы тяжести
при помощи
специальных приборов
Эти колебания называются сейсмическими волнами
С
продольные
волны
поперечные волны
возникают Вкак
З
реакция среды на изменение объема,
распространяются в твердых и
жидких телах и
Ю
характеризуются наибольшей
скоростью
представляющие реакцию
среды на изменение формы и
распространяющиеся только в
твердых телах
магнитометрический
изучение
метеоритов
Метеориты
основан на
изучении
магнитного поля
Земли
железные
–
это сплав
железа,
никеля и
небольшой
примеси
кобальта и
фосфора
Скорость движения
сейсмических волн в разных горных
породах различна и напрямую
зависит от их упругости и
плотности, т.е. чем больше
упругость среды, тем быстрее
распространяются волны
железнокаменные,
каменные, состоящие,
состоящие
главным
из железа и образом из
силикатных богатых
материалов железом и
магнием
Состав каменных
метеоритов сходен с
некоторыми горными
породами

30.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Методы изучения состава и строения Земли
• Одним из главных геологических
методов изучения состава и строения
Земли является метод непосредственного
наблюдения
и
всестороннего
исследования вещества, слагающего
земную кору. Он основан на изучении
разрезов
буровых
скважин
и
естественных обнажений горных пород
на склонах оврагов, рек, озер и морей

31.

ТИХООКЕАНСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
• Наблюдения показывают, что во многих местах на поверхности
Земли величина силы тяжести различна. Эти отклонения
называются аномалиями силы тяжести или гравитационными
аномалиями. Они отражают 34 особенности геологического
строения и неравномерное распределение масс в земной коре.
Положительные аномалии силы тяжести указывают на
залегание в глубине более плотных масс, отрицательные – менее
плотных масс.
• Гравиметрический метод широко используется при поиске
полезных ископаемых.