Энергетика геоморфогенеза Работа географической оболочки

«Коэффициент» устойчивости рельефа n Требуется всего 10 -20 млн. лет для превращения Гималаев, Памира Кордильер в Казахский мелкосопочник! n На Луне скорость эрозии всего 1 мм за 1 млн. л и суммарная величина денудации 4, 6 м. Астронавт Д. Скотт установил абсолютную неподвижность обломка породы у подножья Лунных Апеннин не сдвинувшегося в течении 400 млн. лет ни на один миллиметр.

Географическая оболочка n Исследователи в пределах планеты Земля выделяют географическую оболочку n Её характерной чертой является взаимопроникновение и взаимодействие резко различных природных сред: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы n Именно в ней зарождаются и протекают рельефообразующие процессы

Особенности и свойства Географической Оболочки n Обладает непрерывностью распространения, но и дифференцирована на составные части; n Самостоятельная, но открытая система, обменивающаяся энергией и веществом с выше и ниже лежащими сферами планеты Земля; n Все протекающие процессы подчиняются закону географической зональности; n Географическая зональность определяется климатической зональностью n Динамику процесса передачи вещества и энергии в ГО обеспечивает климатический круговорот

Климатический Круговорот вещества и энергии n Причиной высокой активности экзогенных процессов на Земле является наличие подвижных сред – атмосферы и гидросферы, - обуславливающих на основе солнечной (экзогенной) и внутриземной (эндогенной) энергии существование Климатического Круговорота (КК) вещества и энергии

Структура Климатического Круговорота n В область его действия входят четыре самостоятельные геосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера n Их границы нельзя взять непосредственно для определения границы КК n Границы КК определяет положение верхней и нижней границ ГО: нижняя проводится в основании зоны дренажа (подошвы коры выветривания); верхняя – у кровли тропосферы (определяется уровнем затухания в атмосфере климатических процессов

Верхняя граница климатического круговорота n Традиционно проводится по «тропопаузе» - слою с постоянной температурой. Его высота 8 -10 км на полюсах и 12 -16 км на экваторе n Так как до высоты в 5 км в воздухе находится до 90% водяного пара, то положение верхней границы на данной высоте более обосновано

Нижняя граница климатического круговорота n Нижняя граница определяется пределом воздействия температуры и влажности (воды): - Зона физического выветривания распространяется вглубь литосферы на несколько метров до нулевого значения годовых колебаний температуры - Зона местного круговорота по системе – испарение с поверхности – осадки – инфильтрация в грунт – подземный сток заканчивается на первом от поверхности региональном водоупоре - (Подземные напорные воды имеют замедленную ( в млн. лет) циркуляцию, поэтому в область КК не включаются)

Атмосферная циркуляция

Атмосферная циркуляция n Поток Солнечной радиации 167 ккал/см 2 в год n 7% жёсткое излучение n 46% световое излучение n 47% инфракрасное излучение n 80 -83% поглощается Земной поверхностью n Океаны – 80 ккал/см 2 а Суша -50 ккал/см 2 в год. Тепловое поле неоднородно, возникает вертикальная, горизонтальная (циклоническая турбулентная) и поясная циркуляция воздушных масс и передача на расстояние тепла и влаги

Перенос воздушных масс в северном полушарии

Гидросферная циркуляция

Гидросферная циркуляция n Воздушная циркуляция втягивает в круговорот гидросферу за счёт испарения воды n N, O 2, CO 2 участвуют в реакциях, а пары воды очень динамичны. За 10 дней происходит их полная замена в атмосфере. n 600 кал тепла высвобождается из каждого куб см воды при конденсации паров воды в капли дождя и тепло идёт на нагревание атмосферы и механические движения

Схема циркуляции воды в идеальном океане Преобладающее направление ветров

Климатический круговорот

Модель КК и её энергетическая характеристика

Циркуляция: гидросфера - литосфера n При отдаче океаном суше влаги по системе: испарение с водной поверхности - перенос в атмосфере - конденсация паров воды - выпадение осадков происходит получение сушей энергии скрытой теплоты парообразования и потенциальной энергии силы тяжести. Последнее обстоятельство имеет непосредственное отношение к проявлению процесса денудации

Гидросферная циркуляция n 1030 мм - Среднегодовой слой осадков на земной поверхности n 765 мм – для суши n 1140 мм – для океана n С суши испаряется 473 мм и 292 мм стекает в океан (идёт естественное переувлажнение) n При таких условиях в год на высоту выпадения дождя поднимается 41 тыс. км 3 воды. Если средняя высота равнин суши 875 м то энергия, использованная на работу по преобразованию рельефа равна 13, 3 – 1017 джоулей (1 кал = 4 джоуля)

Литодинамическая циркуляция

Литосферная циркуляция n В. М. Синицин (1971) выделял две ветви круговорота минерального вещества: геологическую и климатическую; - для первой характерна вертикальная составляющая и крайне малые скорости перемещения материала в плотной среде; - для второй характерно перемещение продуктов разрушения горных пород в горизонтальном направлении

Литодинамический поток n В. В. Лонгинов (и О. К. Леонтьев, 1972) выделял две ветви круговорота минерального вещества: - для первой характерна вертикальная (от центра) составляющая и из недр к поверхности Земли осуществляемая эндогенными механизмами; - для второй характерно перемещение продуктов разрушения горных пород в горизонтальном направлении по поверхности Земли и вглубь неё - ЛП осуществляет вещественное преобразование рельефа Земной поверхности

Проявление Литодинамического потока n Геологическим результатом действия процесса КК является переработка первичных пород з. к. – базальтов, габбро во вторичные (осадочные) и последующая метаморфизация в граниты n Идея образования гранитов из осадочных пород принадлежит В. И. Вернадскому, тогда, верхние слои земной коры – осадочный и гранитный – могут рассматриваться как результат действия экзогенного процесса системы климатического круговорота

Владимир Иванович Вернадский (1863 – 1945)

Климатический круговорот и рельеф n В системе «Климатического Круговорота» все действующие процессы подчиняются климатической зональности, но они накладывается на рельеф Земной поверхности n ЗП разделяется на океанические впадины и материки, т. е. на две гипсометрические ступени, имеющие разность высот в 4 км. n Без создания эндогенными силами расчленения ЗП преобразование рельефа его «экзогенной составляющей» было бы невозможным.

Выводы n Планета Земля является открытой системой и обменивается веществом и энергией с космосом; n Постоянно действующие внутренние и космические процессы приводят к дифференциации «системы Земля» на ряд геосферных оболочек: атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу, ? ноосферу; n Их историческое развитие определяет «Географическая оболочка» – динамическая система, объединяющая в своём составе части или полные геосферы указанных оболочек;

Выводы n Процессом, формирующим Географическую оболочку является Климатический круговорот (КК), который и обеспечивает взаимодействие «вещества и энергии» n Рельефообразующее значение имеет Экзогенная ветвь литодинамического потока являющегося составной частью процесса КК.

Выводы n Процесс геоморфогенеза можно представить себе как взаимодействие двух ветвей климатического круговорота: географической и биогеологической n Географический круговорот обеспечивают атмосферная и гидросферная циркуляции, а биогеологический – биосферная и литосферная циркуляции n Энергией для первого служит вода и разность гипсометрических отметок Земной поверхности n Энергией для второго – дифференциация мантийного вещества и, возможно, возмущение электромагнитных масс под влиянием «солнечной активности» , с чем связана сейсмичность и вулканизм