Гидросферу невозможно поделить на отчетливые сферы, как «твердую» часть земного шара. В состав гидросферы включены Мировой океан вкупе с морским льдом (подвижным и неподвижным), воды суши (наземные и грунтовые, включая поверхностный и подземный лед) и собственно ледники (покровные, горные).
Атмосфера («газообразная» земля)
Атмосфера наружная оболочка Земли (эписфера), которая почти на 100 % (99,99 %) состоит из различных газов.
Данная сфера Земли резко начинается там, где минеральные породы земной коры и вода гидросферных объектов выходят к солнечному свету. Никаких долгих и мягких переходов между твердой землей, водой и воздухом нигде не обнаруживается: по отношению друг к другу эти три среды чересчур контрастны (по критерию агрегатного статуса).
Воздух, находящийся в полостях грунта (в пещерах и пр.), либо вообще не причисляют к атмосфере в принципе, либо относят его к «погребенной» атмосфере.
Широко распространена в научном мире дифференциация атмосферы на слои, определяемая по изменению температурного фона воздушной среды с увеличением высоты. Менее популярна дифференциация атмосферы на слои, устанавливаемая по трансформации газового состава, который с высотой так же претерпевает определенное преобразование, как в целом и другие характеристики воздушной среды (и вообще всякой среды в природе).
Таким образом, атмосферу по первому пункту (изменение температуры) возможно поделить на пять слоев: тропосферу стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу.
Тропосфера по-другому именуется климатосферой: климат создается в границах данного слоя, напрямую контактирующего с дневной поверхностью. В высоких широтах тропосфера обладает мощностью 10-12 километров, в тропико-экваториальном пространстве доходит до высоты 16 километров. Температурный фон понижается с возрастанием высоты (0,6° С на каждые 100 метров). Выше тропосферы находится переходный слой тропопауза, «изолирующий» тропосферу от вышележащего слоя стратосферы. Температура в пределах тропопаузы составляет от -56 до -80° С.
В стратосфере понижение температуры уже происходит в очень умеренном режиме, а иногда вообще не наблюдается. В верхней части данного слоя температура среды начинает постепенно повышаться, и в самом верху приближается к нулю. Выше лежит стратопауза промежуточный слой между стратосферой и мезосферой.
Мезосфера распространяется в сторону космического пространства, начиная от высоты 50 километров от поверхности Земли, и достигает высоты 95 километров. Температура в этом слое понижается (0,3° С на каждые 100 метров). Мезосфера ограничивается мезопаузой, после которой начинается термосфера, слой, внутри которого температура опять постепенно повышается по вертикали из-за поглощения кислородом ультрафиолетовых лучей.
Выше термосферы находится экзосфера внешняя оболочка, которую, по сути, можно отнести уже к межпланетному пространству с фрагментами атмосферы.
По трансформации газового состава атмосфера Земли делится всего на два слоя: гомосферу и гетеросферу.
Гомосфера протягивается по вертикали до высотной отметки 100 км от земной поверхности, и ее газовый состав почти не изменяется.
Выше 100 километров т. е. в гетеросфере на газы влияет излучение Солнца и Космоса, разлагающее молекулы газов на атомы. Таким образом, в этом слое газовый состав атмосферы испытывает кардинальное преобразование. Во время распада молекул возникают ионы, создающие вместе с нейтральными молекулами ионизированную плазму. Всё пространство земной атмосферы, содержащее эту плазму, именуется ионосферой. Верхний предел ионосферы достигает высоты 500 км от поверхности Земли.
На высоте 20-25 км находится «добавочный» слой озоносфера. Он насыщен озоном, не пропускающим к земной поверхности пагубную для всех растений и животных, а также человека, часть излучения, идущего от Солнца. В наши дни фиксируется уменьшение мощности озоновой прослойки по причине усиленных производственных выбросов токсических веществ в воздушную среду. Если истощение озонового экрана продолжится, то это откроет доступ ультрафиолету с длиной волн менее 0,29 мкм. Такая ситуация в конечном счете приведет к уничтожению биосферы.
Подчиненные сферы
Помимо всех перечисленных выше геосфер (литосфера, гидросфера, атмосфера), на Земле существуют еще подчиненные оболочки: педосфера (почвосфера), биосфера и образование, вызывающее наибольшее количество споров в научном мире, географическая оболочка.
Географическая оболочка
Начальные сведения. Географическая оболочка (эпигеосфера) наиболее масштабное образование на планете Земля. Ее вертикальные границы определяются глубиной максимального взаимного проникновения всех геосфер (литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы).
Другой подход к определению вертикальных рубежей эпигеосферы заключается в сопоставлении границ этой оболочки с границами биосферы, поскольку живое вещество считается как раз тем пространственным критерием, по которому в ландшафтоведении определяют пределы ландшафтов любого уровня (ранга).
Ландшафтом в физической географии, по мнению многих, является земное пространство, в пределах которого может существовать и существует жизнь поскольку развитие любой территории на земной поверхности направлено на создание и поддержание именно жизни. Все связи между компонентами природы, устанавливаемые в процессе развития, сосредоточены именно на этом чтобы создать приемлемую и комфортную среду для живых организмов. Другое дело, что не каждому участку это удается в связи с неблагоприятными внешними обстоятельствами, в основном с губительными для всего живого климатическими условиями (вспомним тропические пустыни в Африке и Азии, а также ледяные панцири Антарктиды и Гренландии).
Живые организмы, конечно, не просто существуют, базируясь на неживых компонентах окружающей среды. Со временем они, объединяясь, сами начинают создавать свои системы, что способствует дальнейшему развитию природы и полному завершению всех ландшафтообразующих циклов, направленных на то, чтобы, как мы уже отметили, организовать наиболее подходящие условия для жизни и дальнейшего полноценного развития высокоразвитых форм биоматерии.
Поэтому можно сказать, что вертикальные пределы географической оболочки совпадают с вертикальными границами биосферы области распространения жизни. Но с другой стороны, мы не можем говорить о том, что более глубокие связи между геосферами Земли, за пределами непосредственно биосферы, не важны. Всякое взаимодействие земных оболочек направлено, в конечном счете, на пользу биосфере.
Таким образом, границы эпигеосферы это чрезвычайно сложное понятие, с которым сопряжены многочисленные дискуссии. Порой, под сомнение ставится даже само наличие географической оболочки как таковой (по крайней мере, в том виде, в каком она представлена в научных трудах), поскольку, как считают некоторые исследователи, вся Земля представляет собой взаимосвязанную систему: в гипотетическом ракурсе охлаждение земного ядра до критических значений, например, привело бы к глобальной катастрофе и уничтожению всякой активности на нашей планете. Так же и сдвиг земной оси спровоцировал бы те или иные непоправимые экологические последствия.
И это правда. Вся планета Земля представляет собой одно целое от центра ядра до верхнего предела атмосферы
Рано или поздно подобные рассуждения натолкнут нас на мысль о том, что состояние всей Солнечной системы отражается на состоянии любой травинки, растущей на лугу. И на этом следовало бы остановиться, но человеческий ум устроен таким образом, что ему надо во всём дойти до самой сути. Поэтому в самом последнем конце всех предварительных выводов о взаимосвязях в природе мы неминуемо придем к закономерной мысли, что весь Космос это единый организм, и состояние других Галактик Вселенной имеет не менее важное значение для географической оболочки, чем, к примеру, активность Солнца или земного ядра (внутреннего «солнца»).
Однако на сегодняшний день в сферу физико-географических интересов мирового научного сообщества входит только земное пространство.
Первое, что хотелось бы отметить, географическая оболочка, хоть мы ее и называем эпигеосферой, не является наружной оболочкой Земли. Конечно, если не брать в расчет верхние слои атмосферы, то в таком случае всё становится на свои места, и данный вопрос отпадает сам по себе. Но мы этого сделать не можем, поскольку без верхних слоев не было бы ничего, в том числе и самой географической оболочки в том варианте, в каком она существует сейчас.
Именно по этой причине наружной оболочкой Земли считается атмосфера. А эпигеосфера это земное пространство, в пределах которого осуществляется взаимодействие (соприкосновение) и взаимопроникновение всех оболочек (геосфер), перечисленных в начале данной темы. Такой контакт возможен благодаря солнечной энергии, которая и запускает весь этот глобальный геосистемный механизм. Менее важным, но чрезвычайно существенным генератором и поставщиком энергии (в том числе тепловой) в географическую оболочку является также внутриземное вещество вместе с протекающими в нем эндогенными процессами.
Внешние границы эпигеосферы. В свете всего вышесказанного можно сделать первый вывод, который гласит, что эпигеосфера не обладает резкими, четкими внешними границами. Свою динамику она наращивает и оканчивает постепенно. Плавно начиная свое становление от глубинных земных недр, геооболочка достигает динамического апогея в своей центральной части в ландшафтной сфере (о которой будет сказано позднее). После чего динамика данной оболочки так же плавно угасает в слоях атмосферы, лежащих выше верхней границы тропосферы.
Тем не менее, для упрощения понятий, связанных с вертикальными пределами географической оболочки, учеными были обозначены некие условные границы. Одни исследователи нижнюю границу опускают на глубину подошвы астеносферы 200-300 км по вертикали от поверхности Земли. Это, конечно, очень глубоко. Выходит, что нижний блок географической оболочки охватывает всю литосферу (земная кора и верхняя твердая часть мантии) и даже астеносферу (пластичный слой в верхней мантии), по которой и скользят литосферные плиты.
Движение литосферных плит и связанное с ним изменение лика Земли это первый аргумент в пользу такой границы в толще Земли. Второй довод заключается в том, что астеносфера предположительно является поставщиком (источником) магматического и вулканического материала в приповерхностные слои и на земную поверхность. Хотя по поводу зарождения явлений магматизма и вулканизма имеются и другие версии.
Помимо этого, нижнюю границу эпигеосферы проводят по подошве самой литосферы, а также: земной коры, осадочного слоя и коры выветривания.
Итак, мы видим, что существует пять версий нижнего предела географической оболочки:
1 подошва астеносферы;
2 подошва литосферы;
3 подошва земной коры;
4 подошва осадочного слоя (стратисферы);
5 подошва современной коры выветривания.
Намного менее спорна верхняя граница географической оболочки, которую почти все исследователи принимают за наружный предел тропосферы. Но также существуют версии, что в геооболочку входит еще и стратосфера, лежащая над тропосферой и простирающаяся, как мы говорили, на высоту до 55 км от поверхности Земли.
Единственная оболочка, наряду с биосферой (подчиненной геосферой), которая ни у кого никогда не вызывала существенных споров по поводу границ географической оболочки это гидросфера. Она включается целиком в структуру эпигеосферы, поскольку жизнь (главный критерий, как мы помним) пронизывает всё водное пространство Земли, включая даже условно «недосягаемые» для человека глубины ультраабиссальные части океанического дна.
В начале этого разговора мы сказали о том, что целесообразнее проводить внешние границы географической оболочки по пределам биосферы. В литосферу некоторое бактерии могут проникать на глубину 5 км, да и то не везде. Но всё же такой факт зафиксирован. Это максимальный нижний предел биосферы. Верхний предел граница между тропосферой и стратосферой. Воздушное пространство, расположенное ниже этого пограничного слоя (то есть вся тропосфера), является активным носителем и перераспределителем элементов жизни и не только бактерий, но и пыльцы растений, спор и других частиц.
Про гидросферу здесь уже и говорить не приходится, поскольку, как мы сказали выше, данная оболочка сплошь пронизана биоматерией.
Принимая во внимание все точки зрения и ни в коем случае не отбрасывая какие-то из них (потому что в любом научном умозаключении лежат логические выводы), мы устанавливаем приемлемые для нас внешние пределы географической оболочки на основании границ биосферы, являющейся земным пространством, внутри которого может существовать и существует наиболее активная и развитая форма существования материи жизнь.
Итак, толщина географической оболочки в среднем 12-15 км.
Горизонтальная дифференциация эпигеосферы. Всё, что было рассмотрено выше, относится к вертикальному строению географической оболочки. Но она, как и любое другое природное образование, обладает и горизонтальной дифференциацией, т. е. состоит из природных комплексов различного ранга от материков и океанов до внутриландшафтных фаций. Рассмотрим вкратце ландшафтную структуру геооболочки.
Сама эпигеосфера в физической географии определяется как геосистема наивысшего ранга, причем единственная в своем роде и не только на самой Земле, но и во всём исследованном Космосе. В будущем, если будут обнаружены планеты, в точности копирующие нашу планету, уникальный статус с геооболочки снимут и общее представление о подобных образованиях в целом расширится.
Эпигеосфера делится на первичные (первостепенные) природные комплексы материки и океаны, являющиеся в географии основой основ, во всех отношениях. Эти образования существуют, благодаря внутреннему геологическому развитию Земли и, в частности, гравитационной дифференциации ее вещества.
Материки и океаны генеральная арена развития природных комплексов и жизни на Земле. Поэтому любое географическое мировоззрение основано на первичном разделении всей поверхности Земли именно на материки и океаны.
Между этими геосистемами происходит перманентный обмен веществом и энергией. Взять хотя бы тот факт, что Мировой океан непрерывно собирает с материков воду посредством речного стока, и постоянно возвращает ее обратно в виде атмосферных осадков так осуществляется мировой влагооборот. Мировой океан это мощнейший естественный резервуар, содержащий в себе всю воду Земли, и даже та вода, которая проходит через геосистемы суши, так же изначально принадлежит океанам.