Отже, географи встановили специфічний об'єкт своїх досліджень. географічна оболонка Землі. Вона є складне освіту, що складається з взаємодіючих основних земних сфер – літосфери, гідросфери, атмосфери, біосфери.Зона контакту сфер знаходиться у фокусі взаємодії Землі та космосу. У ньому протікають складні процеси.
Характерні рисигеографічної оболонки наступні:
1. Велика різноманітність речовинного складу. Воно значно перевищує різноманітні речовини, як у надрах Землі, і у її верхніх (зовнішніх) геосферах (іоносфері, екзосфері, магнітосфері). У географічній оболонці речовина зустрічається у трьох агрегатних станах – рідкому, твердому та газоподібному. У географічній оболонці речовина має широкий діапазон фізичних характеристик - Щільність, теплопровідність, в'язкість, відбивна здатність. Вражає велику різноманітність хімічного складу. Речові утворення географічної оболонки неоднорідні за структурі . Виділяють відсталу, або неорганічну речовину, живу та біокісну (ґрунт). Кожен названий тип речовини включає сотні та тисячі видів, а кількість видів живих організмів становить від 1.5 до 2 мільйонів (за різними оцінками).
2. Різноманітність видів енергії, що надходять у географічну оболонку, і форм її перетворення. Наприклад, світлова енергія трансформується в теплову довгохвильову; в географічній оболонці взаємодіють потоки речовини та енергії, що йдуть з надр Землі та з космосу. Серед численних трансформацій енергії особливу увагу займають процеси її накопичення. Наприклад, у вигляді органічної речовини або енергії сонця, води, магми, біоенергії.
3. Нерівномірне розподілення енергії по земній поверхні.Викликане кулястістю Землі, складним співвідношенням суші та океану, льодовиків, рельєфу тощо. Все це визначає нерівномірність географічної оболонки. Це є основою для виникнення різноманітних рухів: потоків енергії, циркуляції повітря, води, ґрунтових розчинів, міграції хімічних елементів, хімічних реакційі т.д.
4. Рухи речовини та енергії пов'язують усі частини географічної оболонки, зумовлюючи її цілісність. Можна сміливо сказати, що цілісність географічної оболонки – це головне її властивість. Географічна оболонка характеризується діалектичною єдністю двох важливих якостей: безперервності (континуальності) та перервності (дискретності).
Безперервністьвиражається в суцільностіпросторового поширення географічної оболонки, а переривчастість- Відбивається в її ділимостіна окремі частини - геосистеми.За В. С. Преображенським, безперервність - це взаємопов'язаність, злитість, поступовість, нелокальність, безмежна подільність; а дискретність (перервність) - це ізольованість, роздільність, стрибкоподібність, локальність, гранична подільність.
5. Істотне значення для виникнення та розвитку географічної оболонки має сукупність планетарних факторів:маса Землі, відстань до сонця, швидкість обертання навколо осі та по орбіті, наявність магнітосфери. Усі ці чинники забезпечують певну термодинамическую обстановку, досить сприятливу реалізації різноманітних природних взаємодій – основи географічних процесів і явищ. Вивчення найближчих космічних об'єктів – планет сонячної системи– показало, що тільки на Землі склалися умови, сприятливі для виникнення досить складної матеріальної системи.
6. У ході розвитку географічної оболонки відбувалося ускладнення її структури, збільшення різноманітності речовинного складу та енергетичних градієнтів. На певному етапі розвитку оболонки з'явилося життя- Найбільш висока форма руху матерії. Виникнення життя – закономірний результат еволюції географічної оболонки. А діяльність живих організмів призвела до якісної зміни природи земної поверхні.
7. У ході розвитку географічної оболонки зростає її роль як фактора власного розвитку саморозвитку. Джерелом розвитку географічної оболонки служить зіткнення безлічі протилежних тенденцій: поглинання і віддача тепла, знос і відкладення, підняття і опускання земної кори, життя і смерть, обмін речовин, випаровування і конденсація, трансгресія і регресія моря. А головне протиріччя – зональність і азональність, як протиріччя внутрішніх властивостейта тенденцій ландшафтної оболонки.
8. На досить високому рівні розвитку географічної оболонки, її диференціації та інтеграції виникли складні системи – природні територіальні та аквальні комплекси.
Слово «комплекс» латинською означає сплетення тобто дуже тісне з'єднання частин цілого. Комплекси можуть мати різну площу: від географічної оболонки загалом до, наприклад, невеликого озера; від країни до невеликого району чи окремого поселення.
Компонентамигеографічної оболонки є повітря, вода, гірські породи, жива речовина (рослини, тварини, людина). Всі компоненти географічної оболонки настільки тісно взаємопов'язані, що зміни одного з них призводить до зміни системи загалом. Наприклад, зміна клімату позначається на зміні льодовитості морів, водності річок та озер, змінах рослинних угруповань. Або форма Землі визначає характер розподілу сонячної радіації температури випаровування опади, вологість повітря вітер течії.
КОРДОНИ ГЕОГРАФІЧНОЇ ОБОЛОНКИ
Вчені неоднаково проводять верхню та нижню межі географічної оболонки. Деякі вважають, що межі географічної оболонки окреслюють межі поширення життя Землі.
Але географічна оболонка старша за біосферу, і не можна заперечувати добіологічний етап її розвитку. Ще до появи життя йшли процеси утворення маси планети, диференціації земної речовини, виникнення літосфери та ін.
Ми дотримуватимемося думки С.В. Калесника (1984), який до складу географічної оболонки включив тропосферу (верхня межа тропопаузи) – вона тісно взаємодіє з гідросферою та літосферою. Далі до складу географічної оболонки Калесник включив гідросферу, біосферу і верхній шар літосфери (осадовий покрив). Отже, загальна географічна оболонка становить середньому близько 30 – 35 км (на 20 – 30 км піднімається від Землі і 4 - 5 км опускається).
Географічна оболонка має своєрідну просторову структуру: географічна оболонка тривимірна – природну системукоординат утворює поверхню геоїду (дві координати) та лінія схилу – третя координата; географічна оболонка сферичнатому її простір замкнутий. Далі: земна поверхня – зона найбільш активної взаємодії геокомпонентів, у якій спостерігається найбільша інтенсивність різноманітних фізико-географічних процесів та явищ. По обидва боки від цієї зони (тобто вгору і вниз) інтенсивність фізико-географічних процесів зменшується і певній відстані від земної поверхні взаємодія компонентів слабшає, та був і зникає зовсім. Отже, зникає географічна суть явищ. Так як це відбувається поступово, межі географічної оболонки нечіткі (розмиті), і тому дослідники по-різному проводять верхню та нижню межі.
Близько 40 000 кілометрів. Географічні оболонки Землі - це системи планети, де всі компоненти всередині взаємопов'язані та визначені один щодо одного. Виділяють чотири типи оболонок - атмосферу, літосферу, гідросферу та біосферу. Агрегатні стани речовин у них зустрічаються всіх типів - рідкі, тверді та газоподібні.
Оболонки Землі: атмосфера
Атмосфера є зовнішньою оболонкою. До її складу увійшли різні гази:
- азот – 78,08%;
- кисень – 20,95%;
- аргон – 0,93%;
- вуглекислий газ – 0,03%.
Крім них зустрічаються озон, гелій, водень, інертні гази, але їхня частка в загальному обсязі становить не більше 0,01%. До складу цієї оболонки Землі також входить пил та водяна пара.
Атмосфера, у свою чергу, ділиться на 5 шарів:
- тропосфера - висота від 8 до 12 км, характерна присутність водяної пари, формування опадів, рух повітряних мас;
- стратосфера – 8-55 км, містить озоновий шар, що поглинає УФ-випромінювання;
- мезосфера – 55-80 км, низька порівняно з нижньою тропосферою щільність повітря;
- іоносфера – 80-1000 км, до складу входять іонізовані атоми кисню, вільні електрони та інші заряджені молекули газів;
- верхня атмосфера (сфера розсіювання) – понад 1000 км, молекули рухаються з величезними швидкостями та можуть проникати у космос.
Атмосфера підтримує життя планети, оскільки сприяє збереженню тепла Землі. Також вона не допускає проникнення прямих сонячних променів. А її опади вплинули на ґрунтоутворювальний процес та формування клімату.
Оболонки Землі: літосфера
Це тверда оболонка, що становить земну кору. До складу земної кулівходять кілька концентричних шарів з різною товщиною та щільністю. Також вони мають неоднорідний склад. Усереднене значення щільності Землі - 5,52 г/см 3 , а верхніх шарах - 2,7. Це свідчить про те, що всередині планети знаходяться важчі речовини, ніж на поверхні.
Верхні літосферні верстви мають потужність 60-120 км. Вони переважають магматичні гірські породи - граніт, гнейс, базальт. Більшість їх протягом мільйонів років піддавалася процесам руйнації, впливу тиску, температур і перетворилося на пухкі породи - пісок, глина, лёс тощо.
До 1200 км. знаходиться так звана сигматична оболонка. Основними складовими її речовинами є магній та кремній.
На глибинах 1200-2900 км. знаходиться оболонка, що отримала назву середня напівметалева або рудна. В основному тут містяться метали, зокрема залізо.
Нижче 2900 км. розташована центральна частина Землі.
Гідросфера
Склад цієї оболонки Землі представлений усіма водами планети, будь то океани, моря, річки, озера, болота, ґрунтові води. Розташовується гідросфера лежить на Землі і займає 70% всієї площі - 361 млн. км 2 .
В океані зосереджено 1375 млн. км 3 води, на поверхні суші та в льодовиках - 25, в озерах - 0,25. На думку академіка Вернадського, великі запасиводи перебувають у товщі земної кори.
На поверхні суші води задіяні у безперервному водообміні. Випаровування відбувається в основному з поверхні океану, де вода - солона. За рахунок процесу конденсації в атмосфері суша забезпечується прісною водою.
Біосфера
Структура, склад та енергія цієї оболонки Землі обумовлюються процесами діяльності живих організмів. Біосферні межі – поверхня суші, ґрунтовий шар, нижня атмосфера та вся гідросфера.
Рослини розподіляють та накопичують енергію Сонця у вигляді різних органічних речовин. Живі організми здійснюють міграційний процес хімічних речовину ґрунті, атмосфері, гідросфері, осадових породах. Завдяки тваринам у цих оболонках відбуваються газообмін, окислювально-відновлювальні реакції. Атмосфера також є результатом діяльності живих організмів.
Оболонка представлена біогеоценозами, які є генетично однорідними ділянками Землі з одним типом рослинного покриву та тваринами, що населяють. Біогеоценози мають властиві для них ґрунти, рельєф та мікроклімат.
Усі оболонки Землі перебувають у тісному безперервному взаємодії, яке виражається як обмін речовинами та енергією. Дослідження в галузі цієї взаємодії та виявлення загальних із принципів важливе для пізнання ґрунтоутворювального процесу. Географічні оболонки Землі - унікальні системи, характерні лише планети.
21.1. Поняття про географічну оболонку
Географічна оболонка – цілісна безперервна приповерхнева частина Землі, в межах якої стикаються та взаємодіють літосфера, гідросфера, атмосфера та жива речовина. Це найбільш складна та різноманітна матеріальна система нашої планети. Географічна оболонка включає цілком гідросферу, нижній шар атмосфери, верхню частину літосфери і біосферу, які є її структурними частинами.
Географічна оболонка немає чітких кордонів, тому вчені проводять їх по-різному. Зазвичай за верхню кордон приймають озоновий екран, розташований на висоті близько 25-30 км, де затримується більшість ультрафіолетової сонячної радіації, яка згубно діє на живі організми. У той же час основні процеси, що визначають погоду та клімат, а отже, формування ландшафтів, протікають у тропосфері, висота якої змінюється за широтами від 16–18 км у екватора до 8 км над полюсами. Нижнім кордоном на суші найчастіше вважають підошву кори вивітрювання. Ця частина земної поверхні схильна до найбільш сильних змін під впливом атмосфери, гідросфери та живих організмів. Її максимальна потужність – близько одного кілометра. Отже, загальна потужність географічної оболонки суші становить близько 30 км. В океані нижньою межею географічної оболонки вважають його дно.
Слід, однак, зауважити, що щодо становища нижньої межігеографічної оболонки серед вчених існують найбільші розбіжності. Можна навести п'ять-шість точок зору це питання з відповідними обгрунтуваннями. При цьому кордон проводять на глибинах від кількох сотень метрів до десятків і навіть сотень кілометрів, причому по-різному в межах материків та океанів, а також різних ділянок материків.
Немає єдності щодо назви географічної оболонки. Для її позначення були запропоновані такі терміни: ландшафтна оболонка чи сфера, географічна сфера чи середовище, біогеносфера, епігеосфера та низка інших. Проте нині більшість географів дотримується наведених нами назв і меж географічної оболонки.
Уявлення про географічну оболонку як про особливу природну освіту було сформульовано в науці в XX столітті. Головна заслуга у розробці цього уявлення належить академіку А. А. Григор'єву. Їм же було розкрито й основні особливості географічної оболонки, які зводяться до такого:
Географічній оболонці властиво порівняно з надрами Землі та рештою атмосфери більша різноманітністьречовинного складу, і навіть що надходять у неевидов енергії та форм їх перетворення.
Речовина в географічній оболонці знаходиться в трьох агрегатних станах (за її межами переважає один стан речовини).
Всі процеси тут протікають за рахунок сонячних і внутрішньоземних джерел енергії (за межами географічної оболонки – в основному за рахунок одного з них), причому сонячна енергія абсолютно переважає.
Речовина в географічній оболонці має широкий діапазон фізичних характеристик (щільність, теплопровідність, теплоємність та ін.). Лише тут є життя. Географічна оболонка - арена життя та діяльності людини.
5. Загальним процесом, що зв'язує сфери, що становлять географічну оболонку, є переміщення речовини та енергії, яке відбувається у вигляді кругообігів речовини та у змінах складових балансів енергії. Всі круговороти речовини відбуваються з різною швидкістю і на різному рівні організації речовини (макрорівні, мікрорівні фазових переходів і хімічних перетворень). Частина енергії, що надходить в географічну оболонку, консервується в ній, інша частина в процесі кругообігу речовин іде за межі планети, попередньо зазнавши ряд перетворень.
Географічна оболонка складається із компонентів. Це певні матеріальні утворення: гірські породи, вода, повітря, рослини, тварини, ґрунти. Компоненти розрізняються за фізичним станом (тверде, рідке, газоподібне), рівнем організації (неживе, живе, біокосне – поєднання живого та неживого, до якого належить ґрунт), хімічного складу, а також за рівнем активності. За останнім критерієм компоненти поділяють на стійкі (інертні) – гірські породи та ґрунти, мобільні – вода та повітря та активні – жива речовина.
Іноді компонентами географічної оболонки вважають приватні оболонки – літосферу, атмосферу, гідросферу та біосферу. Це не зовсім правильне уявлення, бо не вся літосфера та атмосфера входять до складу географічної оболонки, а біосфера просторово ізольованої оболонки не утворює: це сфера поширення живої речовини в межах частини інших оболонок.
Географічна оболонка територіально та за обсягом майже збігається з біосферою. Однак єдиної точки зору щодо співвідношення біосфери та географічної оболонки немає. Одні вчені вважають, що поняття «біосфера» та «географічна оболонка» дуже близькі або навіть тотожні. У зв'язку з цим вносилися пропозиції замінити термін «географічна оболонка» терміном «біосфера» як найпоширеніший і знайомий широким масам людей. Інші вчені-географи розглядають біосферу як певну стадію розвитку географічної оболонки (у її історії виділяють три основні етапи: геологічний, біогенний та сучасний антропогенний). На думку третіх, терміни «біосфера» та «географічна оболонка» не тотожні, оскільки у понятті «біосфера» увага акцентується на активній ролі живої речовини у розвитку цієї оболонки і цей термін має особливу біоцентричну спрямованість. Очевидно, слід погодитись з останнім підходом.
Географічну оболонку розглядають нині як систему, причому систему складну (що складається з безлічі матеріальних тіл), динамічну (безперервно змінювану), що саморегулюється (що володіє опреде-
ної стійкістю) і відкриту (безперервно обмінюється з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією).
Географічна оболонка неоднорідна. Вона має ярусну вертикальну структуру, що з окремих сфер. Речовина розподілена в ній за густиною: чим вище густина речовини, тим нижче вона розташована. При цьому найбільш складну будову географічна оболонка має на контакті сфер: атмосфери та літосфери (поверхня суші), атмосфери та гідросфери (поверхневі шари Світового океану), гідросфери та літосфери (дно Світового океану), а також у прибережній смузі океану, де контактують гідросфери літосфера та атмосфера. При віддаленні цих зон контакту будова географічної оболонки стає простішим.
Вертикальна диференціація географічної оболонки послужила основою відомому географу Ф. М. Мількову виділення всередині цієї оболонки ландшафтної сфери – тонкого шару прямого дотику та активної взаємодії земної кори, атмосфери та водної оболонки. Ландшафтна сфера – біологічний фокус географічної оболонки. Її потужність змінюється від кількох десятків метрів до 200 – 300 м. Ландшафтна сфера розпадається на п'ять варіантів: наземний (на суші), земноводний (дрібноводні моря, озера, річки), водно-поверхневий (в океані), льодовий та донний (дно океану) ). Найпоширеніший із них – водно-поверхневий. Він включає в себе 200-метровий поверхневий шар води і шар повітря заввишки 50 м. До складу наземного варіанту ландшафтної сфери, краще за інших вивченого, входять приземний шар повітря заввишки 30 – 50 м, рослинність з тваринним світом, що населяє її, грунт і сучасна кора вивітрювання . Отже, ландшафтна сфера – активне ядро географічної оболонки.
Географічна оболонка неоднорідна у вертикальному, а й у горизонтальному напрямі. Щодо цього вона розчленовується на окремі природні комплекси. Диференціація географічної оболонки на природні комплекси обумовлена нерівномірним розподілом тепла на різних її ділянках та неоднорідністю земної поверхні (наявність материків та океанічних западин, гір, рівнин, пагорбів тощо). Найбільший природний комплекс – сама географічна оболонка. До географічних комплексів належать також материки та океани, природні зони(тундри, ліси, степи та ін.), а також регіональні природні утворення, як, наприклад, Східно-Європейська рівнина, пустеля Сахара, Амазонська низовина та ін. Невеликі природні комплекси приурочені до окремих пагорбів, їх схилів, долин річок та їх дільницям (руслу, заплаві, надзаплавним терасам) та іншим мезо- та мікроформам рельєфу. Чим менший природний комплекс, тим однорідніші природні умови в його межах. Таким чином, вся географічна оболонка має складну мозаїчну будову, вона складається із природних комплексів різного рангу.
Географічна оболонка пройшла тривалу та складну історію розвитку, яку можна поділити на кілька етапів. Припускають, що первинна холодна Земляутворилася, як і інші планети, з міжзоряного пилу та газів близько 5 млрд років тому. У догеологічний період розвитку Землі, що закінчився 4,5 млрд років тому, відбувалася її акреція, поверхня бомбардувалася метеоритами і відчувала найпотужніші приливні коливання від Місяця, що близько розташовано. Географічної оболонки як комплексу сфер тоді не було.
Перший – геологічний етап розвитку географічної оболонки розпочався разом із раннім геологічним етапом розвитку Землі (4,6 млрд років тому) і захопив всю її до-кембрійську історію, продовжуючись до початку фанерозою (570 млн років тому). Це був період утворення гідросфери та атмосфери при дегазації мантії. Концентрація важких елементів (заліза, нікелю) у центрі Землі та швидке її обертання зумовили виникнення навколо Землі потужного магнітного полязахищає земну поверхню від космічного випромінювання. Виникли потужні товщі континентальної земної кори поряд з первинною океанічною, а до кінця етапу континентальна кора стала розколюватися на плити і разом з молодою океанічною корою, що при цьому виникає, почала дрейфувати по в'язкій астеносфері.
На цьому етапі 3,6-3,8 млрд років тому у водному середовищі з'явилися перші ознаки життя, яке до кінця геологічного етапу завоювало океанічні простори Землі. У той час органіка ще не відігравала важливу роль у розвитку географічної оболонки, як це відбувається зараз.
Другий етап розвитку географічної оболонки (від 570 млн до 40 тис. років тому) включає палеозою, мезозою та майже весь кайнозою. Цей етап характеризується утворенням озонового екрану, формуванням сучасної атмосфери та гідросфери, різким якісним та кількісним стрибком у розвитку органічного світу, початком утворення ґрунтів. Причому, як і попередньому етапі, періоди еволюційного розвитку чергувалися з періодами, що мали катастрофічний характер. Це стосується як неорганічної, так і органічної природи. Так, періоди спокійної еволюції живих організмів (гомеостазу) змінювалися періодами масового вимирання рослин і тварин (за аналізований етап зафіксовано чотири такі періоди).
Третій етап (40 тис. років тому – наш час) починається з появи сучасної людини розумної (Homo sapiens), точніше, з початком помітного і все зростаючого впливу людини на навколишнє природне середовище 1 .
На закінчення слід сказати, що розвиток географічної оболонки йшло по лінії ускладнення її структури, супроводжуючись процесами та явищами, ще далеко не пізнаними людиною. Як вдало у зв'язку з цим зазначив один з географів, географічна оболонка є одиничною унікальний об'єктіз загадковим минулим та непередбачуваним майбутнім.
21.2. Основні закономірності географічної оболонки
Географічна оболонка має низку загальних закономірностей. До них належать: цілісність, ритмічність розвитку, горизонтальна зональність, азональність, полярна асиметрія.
Цілісність - єдність географічної оболонки, обумовлене тісним взаємозв'язком складових її компонентів. Причому географічна оболонка не механічна сума компонентів, а якісно нова освіта, що має свої особливості і розвивається як єдине ціле. В результаті взаємодії компонентів у природних комплексах здійснюється продукування живої речовини та утворюється ґрунт. Зміна в межах природного комплексуодного з компонентів призводить до зміни інших та природного комплексу в цілому.
На підтвердження сказаного можна навести багато прикладів. Найбільш яскравим з них для географічної оболонки є приклад з появою течії Ель-Ніньо в екваторіальній частині Тихого океану.
Зазвичай тут дме вітри пасати і морські течії рухаються від берегів Америки до Азії. Проте з інтервалом 4 – 7 років ситуація змінюється. Вітри з невідомих поки що причин змінюють свій напрям на зворотний, прямуючи до берегів Південної Америки. Під їх впливом виникає тепла течія Ель-Ніньо, що відтісняє від узбережжя материка холодні води Перуанського течії, багаті на планктон. З'являється ця течія біля берегів Еквадору в смузі 5 - 7 ° пд. ш., омиває береги Перу та північної частини Чилі, проникаючи до 15° пд. ш., а іноді й на південь. Це відбувається зазвичай наприкінці року (назва течії, що виникає, як правило, під Різдво, означає в перекладі з іспанського «немовля» і йде від немовляти Христа), триває 12–15 місяців і супроводжується катастрофічними наслідками для Південної Америки: рясним випаданням опадів у вигляді злив, повенями, розвитком селів, обвалів, ерозії, розмноженням шкідливих комах, відходом від берегів риби у зв'язку з приходом теплих вод тощо. сильні зливи в Японії, жорстокі посухи в Південній Африці, посухи та лісові пожежів Австралії, бурхливі повені в Англії, рясне випадання зимових опадів у районах Східного Середземномор'я. Його виникнення впливає і на економіку багатьох країн, насамперед на виробництво сільськогосподарських культур (кави, какао-бобів, чаю, цукрової тростини та ін.) та на рибальство. Найінтенсивнішим у минулому столітті було Ель-Ніньо у 1982–1983 роках. Підраховано, що протягом цього часу завдало світовій економіці матеріальних збитків у розмірі близько 14 млрд доларів і призвело до загибелі 20 тис. осіб.
Інші приклади прояву цілісності географічної оболонки наведено на схемі 3.
Цілісність географічної оболонки досягається кругообігом енергії та речовини. Кругообіги енергії виражаються балансами. Для географічної оболонки найбільш типові радіаційний та тепловий баланси. Що стосується кругообігів речовини, то в них залучено речовину всіх сфер географічної оболонки.
Кругообіги в географічній оболонці різні за своєю складністю. Одні з них, наприклад циркуляція атмосфери, система морських течій або руху мас у надрах Землі, є механічними рухами, інші (кругообіг води) супроводжуються зміною агрегатного стану речовини, треті (біологічний кругообіг і зміна речовини в літосфері) – хімічними перетвореннями.
В результаті кругообігів в географічній оболонці відбувається взаємодія між приватними оболонками, в процесі якого вони обмінюються речовиною та енергією. Іноді стверджують, що атмосфера, гідросфера та літосфера проникають одна в одну. Насправді це не так: проникають один в одного не геосфери, які компоненти. Так, тверді частинки літосфери потрапляють в атмосферу і гідросферу, повітря проникає в літосферу і гідросферу і т. д. Частинки речовини, що потрапили з однієї сфери до іншої, стають невід'ємною частиною останньої. Вода та тверді частинки атмосфери – її складові, так само як гази та тверді частинки, що знаходяться у водних об'єктах, належать гідросфері. Наявність речовин, що потрапили з однієї оболонки в іншу, формують тією чи іншою мірою властивості цієї оболонки.
Типовим прикладом кругообігу, що зв'язує всі структурні частини географічної оболонки, можна назвати кругообіг води. Відомі загальний, глобальний кругообіг і приватні: океан – атмосфера, материк – атмосфера, внутрішньоокеанічний, внутрішньоатмосферний, внутрішньоземний та ін. води або ж відбуваються за участю деяких специфічних сил, наприклад, поверхневого натягу. Світовий кругообіг води, що захоплює всі сфери, супроводжується, крім цього, і хімічними перетвореннями води - входженням її молекул в мінерали, в організми. Повний (глобальний) кругообіг води з усіма його приватними складовими добре представлений на схемі Л. С. Абрамова (рис. 146). Усього там представлено 23 цикли вологообігу.
Цілісність - найважливіша географічна закономірність, на знанні якої ґрунтується теорія та практика раціонального природокористування. Облік цієї закономірності дозволяє передбачити можливі зміни у природі, давати географічний прогноз результатам на природу, здійснювати географічну експертизу проектів, що з господарським освоєнням тих чи інших територій.
рис. 146. Повний та приватні кругообіги води в природі
Географічній оболонці властива ритмічність розвитку – повторюваність у часі тих чи інших явищ. Існують дві форми ритміки: періодична та циклічна. Під періодами розуміють ритми однакової тривалості, під циклами – змінної тривалості. У природі існують ритми різної тривалості – добові, внутрішньовікові, багатовікові та надвікові, що мають різне походження. Виявляючись одночасно, ритми накладаються один на інший, в одних випадках посилюючи, в інших – послаблюючи один одного.
Добова ритміка, обумовлена обертанням Землі навколо осі, проявляється у зміні температури, тиску, вологості повітря, хмарності, сили вітру, у явищах припливів та відливів, циркуляції брізів, у функціонуванні живих організмів та в ряді інших явищ. Добова ритміка різних широтах має власну специфіку. Це з тривалістю освітлення і висотою Сонця над горизонтом.
Річна ритміка проявляється у зміні пір року, в освіті мусонів, у зміні інтенсивності екзогенних процесів, а також процесів ґрунтоутворення та руйнування гірських порід, сезонності у господарській діяльності людини. У різних природних регіонах виділяється різна кількість сезонів року. Так, в екваторіальному поясі є лише один сезон року – спекотний вологий, у саванах виділяються два сезони: сухий та вологий. У помірних широтах кліматологи пропонують виділяти навіть шість сезонів року: окрім відомих чотирьох, ще два – передзимтя та передвесня. Передзим'я – це період з переходу середньодобової температури восени через 0°З встановлення стійкого снігового покриву. Передвесня починається з початку танення снігового покриву до повного сходу. Як видно, річна ритміка найкраще виражена в помірному поясі та дуже слабко – в екваторіальному. Сезони року у різних регіонах можуть мати й різні назви. Навряд чи правомірно виділяти зимовий сезон у низьких широтах. Слід пам'ятати, що у різних природних регіонах причини річний ритміки різні. Так, у приполярних широтах вона визначається світловим режимом, у помірних – перебігом температур, у субекваторіальних – режимом зволоження.
З внутрішньовікових ритмів найбільш чітко виражені 11-річні, пов'язані із зміною сонячної активності. Вона дуже впливає на магнітне полі та іоносферу Землі і через них – на багато процесів у географічній оболонці. Це призводить до періодичної зміни атмосферних процесів, зокрема до поглиблення циклонів та посилення антициклонів, коливань річкового стоку, зміни інтенсивності осадокопичення в озерах. Ритми сонячної активності впливають зростання деревних рослин, що відбивається на товщині їх річних кілець, сприяють періодичним спалахам епідемічних захворювань, і навіть масовому розмноженню шкідників лісу і сільськогосподарських культур, зокрема сарани. Як гадав відомий геліобіолог А.Л. Чижевський, 11-річні ритми впливають не тільки на розвиток багатьох природних процесів, а й на організм тварин та людини, а також на його життя та діяльність. Цікаво відзначити, що нині деякі геологи пов'язують тектонічну активність сонячною активністю. Сенсаційна заява на цю тему була зроблена на Міжнародному геологічному конгресі, що відбувся 1996 р. у Пекіні. Співробітники Інституту геології Китаю виявили циклічність землетрусів у східній частині своєї країни. Рівно через кожні 22 роки (подвоєний сонячний цикл) у цьому районі відбувається обурення земної кори. Йому передує активність плям на Сонці. Вчені вивчили історичні хроніки, починаючи з 1888 р., і знайшли повне підтвердження своїх висновків щодо 22-річних циклів активності земної кори, що призводять до землетрусів.
Багатовікові ритми проявляються лише в окремих процесах та явищах. Серед них краще за інших проявляється ритм тривалістю 1800–1900 років, встановлений О.В. Шнітніковим. У ньому виділяються три фази: трансгресивна (прохолодно-вологого клімату), що розвивається швидко, але коротка (300-500 років); регресивна (сухого та теплого клімату), що розвивається повільно (600 – 800 років); перехідна (700-800 років). У трансгресивну фазу посилюється заледеніння Землі, збільшується стік річок, підвищується рівень озер. У регресивну фазу льодовики, навпаки, відступають, річки меліють, рівень води в озерах знижується.
Розглянутий ритм пов'язані з зміною приливообразующих сил. Приблизно через кожні 1800 років Сонце, Місяць і Земля опиняються в одній площині та на одній прямій, а відстань між Землею та Сонцем стає найменшою. Приливні сили сягають максимального значення. У Світовому океані посилюється до максимуму переміщення води у вертикальному напрямку – на поверхню надходять глибинні холодні води, що призводить до охолодження атмосфери та формування трансгресивної фази. Згодом «парад Місяця, Землі та Сонця» порушується і вологість входить у норму.
До надстолітніх відносять три цикли, пов'язані зі зміною орбітальних характеристик Землі: прецесія (26 тис. років), повне коливання площини екліптики щодо земної осі (42 тис. років), повна зміна ексцентриситету орбіти (92 – 94 тис. років).
Найбільш тривалі цикли у розвитку нашої планети – тектонічні цикли тривалістю близько 200 млн років, відомі нам як байкальська, каледонська, герцинська та мезозойсько-альпійська епохи складчастості. Вони обумовлюються космічними причинами, головним чином настанням галактичного літа галактичного року. Під галактичним роком розуміється звернення Сонячної системи навколо центру Галактики, що триває стільки ж років. При наближенні системи до центру Галактики, в перигалактії, тобто «галактичним влітку», гравітація збільшується на 27% порівняно з апогалактією, що призводить до зростання тектонічної активності на Землі.
Існують також інверсії магнітного поля Землі з тривалістю 145-160 млн років.
Ритмічні явища не повторюють наприкінці ритму повністю того стану природи, яке було на його початку. Саме цим і пояснюється спрямований розвиток природних процесів, який при накладенні ритмічності на поступальність виявляється, зрештою, таким, що йде по спіралі.
Вивчення ритмічних явищ має значення для розробки географічних прогнозів.
Планетарною географічною закономірністю, встановленою великим російським вченим В. В. Докучаєвим, є зональність - закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів у напрямку від екватора до полюсів. Зональність обумовлена неоднаковою кількістю тепла, що надходить на різні широти у зв'язку з кулястою фігурою Землі. Чимале значення має відстань Землі від Сонця. Важливими є і розміри Землі: її маса дозволяє утримувати навколо себе повітряну оболонку, без якої не було б і зональності. Зрештою, зональність ускладнюється певним нахилом земної осі до площини екліптики.
На Землі зональний клімат, води суші та океану, процеси вивітрювання, деякі форми рельєфу, що утворюються під впливом зовнішніх сил (поверхневі води, вітри, льодовики), рослинність, ґрунти, тваринний світ. Зональність компонентів та структурних частин визначає зональність всієї географічної оболонки, тобто географічної або ландшафтної зональності. Географи розрізняють зональність компонентну (клімату, рослинності, ґрунтів та ін) та комплексну (географічну або ландшафтну). Уявлення про компонентну зональність склалося з античних часів. Комплексну зональність відкрив В.В. Докучаєв.
Найбільші зональні підрозділи географічної оболонки – географічні пояси. Вони відрізняються одна від одної температурними умовами, загальними особливостями циркуляції атмосфери. На суші виділяються такі географічні пояси: екваторіальний і в кожній півкулі – субекваторіальний, тропічний, субтропічний, помірний, а також у північній півкулі – субарктична та арктична, а в південній – субантарктична та антарктична. Усього таким чином на суші виділяється 13 природних поясів. У кожному їх свої особливості життя і господарську діяльність людини. Найбільш сприятливі ці умови у трьох поясах: субтропічному, помірному та субекваторіальному (до речі, всі три – з добре вираженою сезонною ритмікою розвитку природи). Вони інтенсивніше за інших освоєні людиною.
Аналогічні за назвою пояси (за винятком субекваторіальних) виявлено і у Світовому океані. Зональність Світового океану виявляється у субширотному зміні температури, солоності, щільності, газового складу води, динаміці верхньої товщі вод, соціальній та органічному світі. Д.В. Богданов виділяє природні океанічні пояси - «великі водні простори, що охоплюють поверхню океану і прилеглі верхні шари до глибини кількох сотень метрів, в яких чітко простежуються особливості природи океанів (температура і солоність води, течії, льодові умови, біологічні та деякі гідрохімічні показники), прямо або опосередковано обумовлені впливом широти місця» (рис. 147). Межі поясів проведені ним океанологічними напрямами – рубежами поширення та взаємодії вод різними властивостями. Океанічні пояси дуже добре поєднуються з фізико-географічними поясами на суші; виняток становить субекваторіальний пояс суші, що не має свого океанічного аналога.
Усередині поясів на суші за співвідношенням тепла і вологи виділяються природні зони, назви яких визначаються за типом рослинності, що переважає в них. Так, наприклад, у субарктичному поясі є зони тундри та лісотундри, в помірному – зони лісів, лісостепів, степів, напівпустель та пустель, у тропічному – зони вічнозелених лісів, напівпустель та пустель.
Мал. 147. Географічна поясність Світового океану (у поєднанні з географічними поясами суші) (за Д. В. Богдановим)
Географічні зони поділяються на підзони за рівнем виразності зональних ознак. Теоретично в кожній зоні можна виділити три підзони: центральну, з найбільш типовими для зони рисами, та
окраїнні, які мають деякі ознаки, властиві суміжним зонам. Як приклад можна навести лісову зону помірного пояса, в якій виділяються підзони північної, середньої та південної тайги, а також підтаежних (хвойно-широколистяних) та широколистяних лісів.
У зв'язку з неоднорідністю земної поверхні, а отже, і умов зволоження в різних частинах материків зони та підзони не завжди мають широтне простягання. Іноді вони простягаються майже у меридіональному напрямі, як, наприклад, у південній половині Північної Америки чи Сході Азії. Тому зональність правильніше називати не широтною, а горизонтальною. Крім того, багато зон не поширені по всій земній кулі, як пояси; деякі з них зустрічаються тільки на заході материків, на сході або в їхньому центрі. Це тим, що зони утворилися внаслідок гидротермической, а чи не радіаційної диференціації географічної оболонки, т. е. через різного співвідношення тепла і вологи. При цьому зональним є лише розподіл тепла; розподіл вологи залежить від видалення території від джерел вологи, тобто від океанів.
У 1956 р. А.А. Григор'єв та М.І. Будико сформулювали так званий періодичний закон географічної зональності, де кожна природна зона характеризується своїми кількісними співвідношеннями тепла та вологи. Тепло оцінюється у цьому законі радіаційним балансом, а ступінь зволоження – радіаційним індексом сухості К Б (або РІС) = B / (Z х r), де В – річний радіаційний баланс, r – річна сума опадів, L – прихована теплота пароутворення.
Радіаційний індекс сухості показує, яка частка радіаційного балансу витрачається на випаровування опадів: якщо на випаровування опадів потрібно більше тепла, ніж його приходить від Сонця, і частина опадів залишається на Землі, то зволоження такої території достатнє або надмірне. Якщо ж тепла приходить більше, ніж витрачається на випаровування, то надлишки тепла нагрівають земну поверхню, яка відчуває при цьому недолік зволоження: К Б< 0,45 – климат избыточно влажный, К Б = 0,45-Н,0 – влажный, К Б = 1,0-^3,0 – недостаточно влажный, К Б >3,0 – сухий.
Виявилося, що, хоча в основі зональності лежить наростання радіаційного балансу від високих широт до низьких, ландшафтний вигляд природної зони найбільше визначається умовами зволоження. Цей показник визначає тип зони (лісова, степова, пустельна і т. д.), а радіаційний баланс – її конкретний вигляд (помірні широти, субтропічна, тропічна та ін.). Тому в кожному географічному поясі, залежно від ступеня зволоження, сформувалися свої гумидні та аридні природні зони, які можуть заміщатися на одній і тій же широті, залежно від ступеня зволоження. Характерно, що у всіх поясах оптимальні умови у розвиток рослинності створюються при радіаційному індексі сухості, близькому до одиниці.
Мал. 148. Періодичний закон географічної зональності. До Б – радіаційний індекс сухості. (Діаметри гуртків пропорційні біологічній продуктивності ландшафтів)
Періодичний закон географічної зональності записується як таблиці-матриці, у якій горизонталлю відраховується радіаційний індекс сухості, а, по вертикалі – значення річного радіаційного балансу (рис. 148).
Говорячи про зональність як загальної закономірності, слід пам'ятати, що вона скрізь виражена однаково. Найбільш чітко вона проявляється у полярних, приекваторіальних та екваторіальних широтах, а також у внутрішньоматерикових: рівнинних умовах помірних та субтропічних широт. До останніх належать насамперед витягнуті у меридіональному напрямку найбільші за розмірами Східно-Європейська та Західно-Сибірська рівнина. Очевидно, це допомогло В. В. Докучаєву виявити закономірність, що розглядається, оскільки він вивчав її на Східно-Європейській рівнині. Відіграла свою роль у визначенні комплексної зональності і та обставина, що В. В. Докучаєв був ґрунтознавцем, а ґрунт, як відомо, є інтегральним показником природних умов території.
Деякі вчені (О. К. Леонтьєв, А. П. Лісіцин) проводять природні зони в товщі та на дні океанів. Однак виділені ними тут природні комплекси не можна називати фізико-географічними зонами у загальноприйнятому розумінні, тобто на їхнє відокремлення не впливає зональний розподіл радіації – основна причина зональності на поверхні Землі. Тут можна говорити про зональні властивості водних мас і донних відкладень флори і фауни, придбаних опосередковано, через водообмін з приповерхневою водною масою, перевідкладення зонально обумовлених теригенних і біогенних опадів і трофічну залежність донної фауни від відмерлих органічних залишків, що надходять зверху.
Зональність географічної оболонки як планетарне явище порушується протилежною властивістю – азональністю.
Під азональністю географічної оболонки розуміється поширення якогось об'єкта чи явища поза зв'язком із зональними особливостями цієї території. Причина азональності – неоднорідність земної поверхні: наявність материків та океанів, гір та рівнин на материках, своєрідність умов зволоження та інших властивостей географічної оболонки. Існують дві основні форми прояву азональності – секторність географічних поясів та висотна поясність.
Секторність, або довготривала диференціація, географічних поясів визначається зволоженням (на відміну широтних зон, де важливу роль грають як зволоження, а й теплозабезпеченість). Секторність проявляється насамперед у формуванні в межах поясів трьох секторів – материкового та двох приокеанічних. Однак вони виражені не скрізь однаково, що залежить від географічного положення материка, його розмірів та конфігурації, а також від характеру циркуляції атмосфери
Географічна секторність найповніше виражена найбільшому материку Землі – в Євразії, від арктичного до екваторіального пояса включно. Найбільш яскраво довготна диференціація представлена тут у помірному та субтропічному поясах, де чітко виражені всі три сектори. У тропічному поясівиділяються два сектори. Слабо виражена довготривала диференціація в екваторіальному та приполярних поясах.
Іншою причиною азональності географічної оболонки, що порушує зональність і секторність, є розташування гірських систем, які можуть перешкоджати проникненню в глиб континентів повітряних мас, що несуть вологу та тепло. Це особливо стосується тих хребтів помірного поясу, які розташовані субмеридіонально на шляху наступних із заходу циклонів.
Азональність ландшафтів часто обумовлюється особливостями гірських порід, що їх складають. Так, близьке до поверхні залягання розчинних гірських порід призводить до формування своєрідних карстових ландшафтів, які дуже суттєво відрізняються від навколишніх зональних природних комплексів. У районах поширення водно-льодовикових пісків утворюються ландшафти поліського типу. На малюнку 149 показано розташування географічних зон і секторів усередині них на гіпотетичному рівнинному материку, побудованому виходячи з реального поширення суші на земній кулі на різних широтах. Цей малюнок чітко ілюструє асиметрію географічної оболонки.
На закінчення відзначимо, що азональність, як і і зональність, загальна закономірність. Кожна ділянка земної поверхні у зв'язку з її неоднорідністю по-своєму реагує на сонячну енергію, що приходить, і, отже, набуває специфічних особливостей, які формуються на загальному зональному тлі. Фактично, азональність – конкретна форма прояви зональності. Тому будь-яка ділянка земної поверхні одночасно є зональною та азональною.
Висотна поясність – закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів з підйомом у гори від їхнього підніжжя до вершин. Вона обумовлена зміною клімату з висотою: зниженням температури та збільшенням опадів до певної висоти (до 2 – 3 км) на навітряних схилах.
Висотна поясність має багато спільного з горизонтальною зональністю: зміна поясів при підйомі в гори відбувається в тій же послідовності, що і на рівнинах, при русі від екватора до полюсів. Однак природні пояси у горах змінюються значно швидше, ніж природні зони на рівнинах. У північній півкулі в напрямку від екватора до полюсів температура зменшується приблизно на 0,5 ° С на кожен градус широти (111 км), тоді як у горах вона падає в середньому на 0,6 ° С на кожні 100 м-коду.
Мал. 149. Схема географічних поясів та основних зональних типів ландшафтів на гіпотетичному материку (розміри зображеного материка відповідають половині площі суші земної кулі в масштабі1: 90 000 000), конфігурація – її розташування по широтах, поверхня – невисокій рівнині. ін)
Є й інші відмінності: у горах у всіх поясах при достатній кількості тепла та вологи існує особливий пояс субальпійських та альпійських лук, якого немає на рівнинах. Більше того, кожен пояс гір, аналогічний за назвою з рівнинним, істотно відрізняється від нього, бо вони отримують різну за складом сонячну радіацію і мають різні умови освітленості.
Висотна поясність у горах складається як під впливом зміни висоти, а й особливостей рельєфу гір. Велику роль грає експозиція схилів, як інсоляционная, і циркуляційна. У певних умовах у горах спостерігається інверсія висотної поясності: при застоюванні холодного повітря в міжгірських улоговинах пояс хвойних лісів, наприклад, може займати нижчу становище в порівнянні з поясом широколистяних лісів. В цілому висотна поясність відрізняється значно більшою різноманітністю в порівнянні з горизонтальною зональністю і проявляється до того ж на близьких відстанях.
Однак між горизонтальною зональністю та висотною поясністю існує і тісний взаємозв'язок. Висотна поясність починається в горах з аналога горизонтальної зони, в межах якої розташовані гори. Так, у горах, що знаходяться в степовій зоні, нижній пояс – гірсько-степовий, у лісовій – гірничо-лісовий і т. д. Горизонтальна зональність визначає тип висотної поясності. У кожній горизонтальній зоні гори мають свій спектр (набор) висотних поясів. Кількість висотних поясів залежить від висоти гір та їхнього розташування. Чим вищі гори і чим ближче до екватора вони розташовані, тим багатший у них спектр поясів.
На характер висотної поясності впливає також секторність географічної оболонки: склад вертикальних поясів відрізняється залежно від цього, у якому саме секторі розташований той чи інший гірський масив. Узагальнена структура висотної поясності ландшафтів у різних географічних зонах (на різних широтах) та в різних секторах показана на малюнку 150. Аналогічно висотної поясності в горах на суші можна говорити про глибинну поясність в океані.
Однією з головних (а думку академіка К.К. Маркова, основний) закономірностей географічної оболонки слід вважати полярну асиметрію. Причиною цієї закономірності є насамперед асиметрія фігури Землі. Як відомо, північна піввісь Землі на 30 м довша за південну, так що Земля сильніше сплюснута біля Південного полюса. Асиметричне розташування Землі материкових і океанічних мас. У північній півкулі суша займає 39% площі, а південній – лише 19%. Навколо Північного полюса розташований океан, навколо Південного материк Антарктида. На південних континентах платформи займають від 70 до 95% їх площі, на північних - 30 - 50%. У північній півкулі є пояс молодих складчастих споруд (Альпійсько-Гімалайський), що простягся у широтному напрямку. Аналога йому у південній півкулі немає. У північній півкулі між 50 і 70° розташовані найбільш піднесені геоструктурному відношенні ділянки суші (щити Канадський, Балтійський, Анабарський. Алданський). У південній півкулі цих широтах – ланцюжок океанічних западин. У північній півкулі є материкове кільце, що обрамляє полярний океан, у південній півкулі – океанічне кільце, яке оздоблює полярний материк.
Асиметрія суші та моря тягне за собою асиметрію інших компонентів географічної оболонки. Так, в океаносфері системи морських течій у північній та південній півкулях не повторюють один одного; більше, теплі течіїу північній півкулі поширюються аж до арктичних широт, тоді як у південній – лише до широти 35°. Температура води у північній півкулі на 3° вище, ніж у південній.
Клімат північної півкулі континентальніший, ніж південного (річна амплітуда температури повітря відповідно 14 і 6 °С). У північній півкулі слабке континентальне заледеніння, сильне морське та велика площа вічної мерзлоти. У південній півкулі ці показники прямо протилежні. У північній півкулі величезну площу займає тайгова зона, у південному аналогу їй немає. Більше того, на тих широтах, на яких у північній півкулі панують широколистяні та змішані ліси (~50°), у південному островах розташовані арктичні пустелі. Різний і тваринний світ півкуль. У південній півкулі відсутні зони тундри, лісотундри, лісостепу, і навіть пустель помірного пояса. Різний і тваринний світ півкуль. У південному немає двогорбих верблюдів, моржів, білих ведмедів та багатьох інших тварин, але є, наприклад, пінгвіни, сумчасті ссавці та деякі інші тварини, яких немає у північній півкулі. Загалом відмінності у видовому складі рослин та тварин між півкулями дуже значні.
Такими є основні закономірності географічної оболонки, деякі з них іноді називають законами. Однак, як переконливо довів Д. Л. Арманд, фізична географія має справу не з законами, а з закономірностями – відносинами, що стійко повторюються, між явищами в природі, але мають нижчий ранг, ніж закони.
рис. 150. Узагальнена структура висотної поясності ландшафтів у різних географічних зонах (за Рябчиковим А.А.)
Характеризуючи географічну оболонку, необхідно ще раз підкреслити, що вона тісно пов'язана з навколишнім космічним простором і з внутрішніми частинами Землі. Насамперед із Космосу вона отримує необхідну їй енергію. Сили тяжіння утримують Землю на навколосонячній орбіті та викликають періодичні приливні обурення у тілі планети. До Землі від Сонця спрямовані корпускулярні потоки («сонячний вітер»), рентгенівські та ультрафіолетові промені, радіохвилі та видима промениста енергія. З глибин Всесвіту Землі спрямовані космічні промені. Потоки перелічених променів і часток викликають утворення Землі магнітних бур, полярних сяйв, іонізацію повітря та інші явища. Маса Землі постійно збільшується за рахунок падіння метеоритів та космічного пилу. Але Земля сприймає вплив Космосу непасивно. Навколо Землі як планети, що має магнітне поле та радіаційні пояси, створюється специфічна природна система, що отримала назву географічного простору. Воно тягнеться від магнітопаузи - верхньої межі магнітного поля Землі, яка знаходиться на висоті не менше 10 земних радіусів, до нижньої межі земної кори - так званої поверхні Мохоровичіча (Мохо). Географічне місце поділяється на чотири частини (згори донизу):
Близький космос. Його нижня межа проходить по верхній межі атмосфери на висоті 1500-2000 км над Землею. Тут відбувається основна взаємодія космічних факторів із магнітним та гравітаційним полями Землі. Тут затримується корпускулярне випромінювання Космосу, згубне живих організмів.
Висока атмосфера. Знизу вона обмежена стратопаузою, яка в даному випадку приймається за верхню межу географічної оболонки. Тут відбувається гальмування первинних космічних променів, їхнє перетворення, нагрівання термосфери.
Географічні оболонки. Її нижня межа – підошва кори вивітрювання у літосфері.
Кора, що підстилає. Нижня межа – поверхня Мохо. Це область прояву ендогенних чинників, що формують первинний рельєф планети.
Концепція географічного простору уточнює становище географічної оболонки нашої планети.
На закінчення відзначимо, що великий вплив на географічну оболонку нині робить людина у процесі своєї господарської діяльності.
Географічна оболонка - цілісна та безперервна оболонка Землі, утворилася в результаті взаємопроникнення та взаємодії речовин окремих геосфер - літосфери, гідросфери, атмосфери та біосфери. Кордони її нечіткі, тому вчені визначають їх по-різному. Верхню межу беруть озоновий екран на висоті 25-30 км, нижню - в межах літосфери на глибині в кілька сотень метрів, іноді до 4-5 км або дном океану. До її складу входять повністю гідросфера та біосфера, більша частина атмосфери та частина літосфери. Географічна оболонка складає складну динамічну систему, для якої характерні наявність речовин у трьох агрегатних станах - твердому, рідкому та газоподібному, окисне середовище та жива речовина, складна міграція речовини за участю віл, кисню та живих організмів, концентрація сонячної енергії та багатство різних видів вільної енергії .
Географічна оболонка охоплює всю планету, тому вважається планетарним комплексом. Саме тут тісно стикаються, взаємопроникають усі оболонки та фокусується життя. У географічній оболонці живе людське суспільство, їй властива низка специфічних особливостей. Вона відрізняється великою різноманітністю складу та видів енергії. Географічна оболонка неоднорідна у вертикальному, а й у горизонтальному напрямах. Вона диференціюється деякі природні комплекси - щодо однорідні частини поверхні Землі. Диференціація її на природні комплекси обумовлена нерівномірним надходженням тепла на різні її частини та неоднорідністю земної поверхні.
Зональні риси географічної оболонки
Географічна оболонка має низку закономірностей. Найважливіші з них: цілісність, ритмічність розвитку, горизонтальна зональність та висотна поясність. Цілісність - це єдність географічної оболонки, обумовлена взаємопов'язаність складових її компонентів. Зміна одного з компонентів неодмінно тягне зміну інших. Так, ліси призводить до цілого ланцюга природних змін: зникають лісові рослиниі тварини - руйнуються і змиваються ґрунти - знижується рівень ґрунтових вод - меліють річки. Цілісність досягається кругообігом речовини та енергії (циркуляція атмосфери, система морських течій, кругообіг води, біологічний кругообіг). Вони забезпечують повторюваність процесів та явищ, сприяють взаємозв'язкам між природними компонентами.
Внаслідок обертання Землі навколо своєї осі та Сонця, нерівномірного нагрівання земної поверхні всі процеси та явища в географічній оболонці повторюються через певний проміжок часу. Так виникає ритмічність – закономірна повторюваність у часі природних явищта процесів. Розрізняють добові та сезонні ритми, наприклад, зміни дня і ночі, пір року, припливи та відливи тощо. Є ритми, що повторюються через певний проміжок часу: вікон коливання клімату та рівня води в озерах тощо.
Зональність - закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів у напрямку від екватора до полюсів. Вона обумовлена різною кількістю тепла у зв'язку з кулястістю Землі. До зональних комплексів належать географічні пояси та природні зони. Географічні пояси - найзональніші комплекси, що сягають широтному напрямі (екваторіальний, субекваторіальний, тропічний тощо. буд.). Кожен географічний пояс ділиться на менші за розмірами комплекси природні зони (степів, пустель, напівпустель, лісів).
Висотна поясність - закономірна зміна природних компонентів та природних комплексів з підняттям у гори від їхнього підніжжя до вершин. Вона обумовлена зміною клімату з висотою: зниженням температури (на 0,6°С на кожні 100 м підйому) та до певної висоти (до 2-3 км) збільшенням опадів. Висотна поясність має ту ж послідовність, як і на рівнині при русі від екватора до полюсів. Однак природні пояси у горах змінюються значно швидше, ніж природні зони на рівнинах. Крім того, в горах є особливий пояс субальпійських та альпійських лук, якого немає на рівнинах. Кількість висотних поясів, що починаються з аналога тієї горизонтальної зони, у межах якої розміщені гори, залежить від висоти гір та місцезнаходження.
Еволюція земної кори Землі призвела до утворення атмосфери, гідросфери і біосфери. При цьому сформувався планетарний природний комплекс, чотири компоненти якого, тобто атмосфера, гідросфера, літосфера та біосфера перебувають у постійній взаємодії та обмінюються речовиною та енергією. Кожен компонент комплексу має свій хімічний склад, відрізняється властивими лише йому властивостями. Вони можуть мати твердий, рідкий або газоподібний стан, організацію речовини, закономірності розвитку, можуть бути органічними або неорганічними.
Вступаючи у взаємодію один з одним ці природні компоненти надають взаємне вплив і набувають нових властивостей. Так, на земній поверхні в ході тривалої взаємодії сфер сформувалася нова оболонка, що має свої, специфічними особливостями, Яка була названа географічною оболонкою. Вчення про географічну оболонку почало формуватися на початку 20 ст. Географічна оболонка – головний об'єкт фізичної географії.
Географічна оболонка має своєрідну просторову структуру. Вона тривимірна та сферична. Це зона найактивнішої взаємодії природних компонентів, у якій спостерігається найбільша інтенсивність різноманітних фізико-географічних процесів та явищ. На деякій відстані вгору і вниз від земної поверхні взаємодія компонентів слабшає, а потім і зовсім зникає. Відбувається це поступово та межі географічної оболонки – нечіткі.За верхню межу часто беруть озоновий шар на висоті 25-30 км. Нижню межуеографической оболонки часто проводять у розділі Мохоровичича, тобто з астеносфері, що є підошвою земної кори.
Компоненти еографічної оболонки складені речовинами різного складу, що знаходяться в різному стані. Вони розмежовуються системою активних поверхонь, де відбувається взаємодія речовини та трансформуються потоки енергії. До них відносяться: берегова зона, атмосферні та океанічні фронти, прильодовикові зони.
Особливості географічної оболонки:
1. Географічна оболонка відрізняється дуже великою складністю складу та різноманітним станом речовини;
2. У ній зосереджене життя та існує людське суспільство;
3. Усі фізико-географічні процеси в цій оболонці протікають за рахунок сонячної та внутрішньої енергії Землі;
4. Усі види енергії надходять у оболонку, трансформуються у ній і частково консервуються.
Основних властивостей географічної оболонки чотири.
1. Ритмічність, пов'язана із сонячною активністю, рухом Землі навколо Сонця, рухом Землі та Місяця навколо Сонця, сонячної системи навколо центру галактики.
2. Кругообіг речовин, що ділиться на кругообіги повітряних мас і водних потоків, що утворюють кругообіги повітря та вологи, кругообіги мінеральної речовини та літосферні кругообіги, біологічні та біохімічні кругообіги.
3. Цілісність і єдність, які виявляються в тому, що зміна одного компонента природного комплексу неминуче викликає зміну решти і всієї системи, як цілого. До того ж, зміни, що відбулися в одному місці, відбиваються на всій оболонці, а іноді на її частині – в іншому місці. Єдність та цілісність географічної оболонки забезпечується системою переміщення речовини та енергії.
Дуже важливою особливістю географічної оболонки є її здатність зберігати свої основні властивості протягом усієї історії свого існування. За мільйони років Землі змінилося розташування материків, склад атмосфери, відбулося освіту та розвитку біосфери. При цьому залишилася сутність географічної оболонки як зони контакту між геосферами, де взаємодіють ендогенні та екзогенні сили. Збереглися й основні її властивості: присутність води у трьох станах – рідкому, твердому та газоподібному, наявність стійких кордонів між атмосферою, гідросферою та літосферою, сталість радіаційного та теплового балансів, сталість сольового складу Світового океану тощо. Тому географічну оболонку називають геостатомтобто системою, яка здатна автоматично підтримувати певний стан природного середовища. В історичному плані географічна оболонка є самоорганізованою системою,що наближає її до біологічних систем.
Якщо подумки розрізати географічну оболонку від верхньої до нижньої межі, то виявиться, що нижній ярус представлений щільною речовиною літосфери, а верхні яруси – легшою речовиною гідросфери та атмосфери. Такий пристрій географічної оболонки є результатом еволюції Землі, яка супроводжувалася диференціацією речовини: з виділенням щільної речовини в центрі Землі та легшої – по периферії.
Багато фізико-географічних явищ на земній поверхні розподіляються у формі смуг, витягнутих уздовж паралелей, або під деяким кутом до них. Ця властивість географічних явищ називається зональністю.
Усі компоненти географічної оболонки несуть у собі друк впливу світового закону зональності. Зональність відзначається для: кліматичних показників, рослинних угруповань, типів ґрунтів.В основі зональності фізико-географічних явищ знаходиться закономірність надходження на Землю сонячної радіації, прихід якої зменшується від екватора до полюсів.
На основі поєднання надходження тепла та вологи до різних районів землі формується географічна поясність. Виділяється низка географічних поясів. Вони внутрішньо неоднорідні, що, перш за все, пов'язане із зональною циркуляцією атмосфери та перенесенням вологи. На цій підставі виділяються сектори. Як правило, їх 3: два океанічні (західний та східний) та один континентальний.
Секторність– це географічна закономірність, що виражається у зміні основних природних показників за довготою: від океанів углиб материків. Усі зональні явища визначаються ендогенною енергією. Схеми зональності порушуються орографічними умовами території.
Висотна поясність- Це закономірна зміна природних показників від рівня моря до вершин гір. Визначається вона зміною клімату з висотою, насамперед зміною кількості тепла та вологи. Вперше висотна зональністьбуло описано А. Гумбольдтом.
Ієрархія геосистем
Ієрархія природної геосистеми. Природна геосистема– історично сформована сукупність взаємопов'язаних природних компонентів, що характеризується просторовою та тимчасовою організованістю, відносною стійкістю, здатністю функціонувати як єдине ціле, продукуючи нову речовину. Геосистеми може бути утвореннями різної розмірності.
Природні геосистеми мають ієрархічну структуру. Це означає, що всі геосистеми складаються з декількох елементів, і кожна геосистема входить як структурний елемент у більші.
Існують три категорії геосистем (за просторовими розмірами): планетарні(Сотні млн. км 2) - ландшафтна оболонка в цілому, материки та океани, пояси, зони; регіональні- Фізико-географічні країни, області провінції, райони; локальні – (від кількох м 2 до кількох тисяч м 2) місцевості, урочища, подурочища, фації.
Кожному із зазначених геосистемних таксонів властиві певні кругообіги речовини та енергії певного масштабу – великий геологічний, біогеохімічний, біологічний.
Ландшафтна оболонка підпорядковується закону ієрархічної організації складових її частин. У її структурі беруть участь природні геосистеми різних просторово-часових масштабів. Від найбільших та довговічних утворень, таких як океани та материки, до маленьких та дуже мінливих. Вони об'єднуються в багатоступінчасту систему таксонів, що називається ієрархією природних геосистем. З визнання факту супідрядності різнорангових геосистем походить методологічне правило тріади, згідно з яким кожна природна геосистема повинна вивчатися не тільки сама по собі, але і обов'язково як розпадається на підлеглі структурні елементи і одночасно як частина природної єдності.
Запропоновано декілька варіантів таксономічної класифікації природних геосистем.
