Дәріс №4. Жердің географиялық қабық дамуының негізгі кезеңдері
Негізгі сұрақтары:
1.
Атмосфера қабығының даму ерекшелігі
2.
Гидросфера қабығының даму ерекшелігі
3.
Литосфера және биосфера қабықтарының даму ерекшеліктері
Көптеген елдердің ғалымдары ерте кезден бері Жер шары және ондағы
табиғат жағдайлары туралы алуан түрлі мәліметтер мен нақты деректерді
жинақтады. XIX ғасырдың соны мен XX ғасырдың басында осы мәліметтерді
талдау мен қорытындылаудын нәтижесінде географиялық қабық туралы
ілімнің негізі қаланды. Географиялық қабық туралы ілімнің қалыптасуында,
әсіресе А. Гумбольдт, В. В. Докучаев және В. И. Вернадский енбектерінің
маңызы зор болды.
Географиялық қабық ғаламшар ауқымындағы ең үлкен табиғат кешені
болып саналады. Табиғат кешені деп өзара күрделі байланыста әрекет ететін
табиғат құрамбөліктерінің өзіндік жиынтығымен көзге түсетін жер бетінің
бір бөлігін атайтынын білесіңдер.
Географиялық
қабық термин алғаш рет орыс ғалымы A. А.
Григорьев енгізген. Географиялық қабық дегемміз — біртұтас қабығы; оның
құрамдас бөліктері (атмосфералық қабаттары, атмосфераның жоғары қабаты,
гидросфера мен биосфера) тығыз байланыста болады, олардың арасында
ұдайы зат пен энерия алмасуы жүреді. Географиялық қабықта тіршілік
шоғырланған, бос энергия алмасу түрлері бар заттар, қатты, сұйық, газ
тәрізді күйде кездеседі. Географиялық қабықтың энергияның басым бөлігін
Күннен алады.
Аталған
факторлардың өзара ұштасуы географиялық қабықтың
қалыптасуы мен дамуына, сондай-ақ оған тән заңдылықтардың сипатын
анықтайды. Бұл заңдылықтар бүкіл географиялық қабыққа да, оның
жекелеген құрамбөліктері мен шағын көлемді табиғат кешендеріне де ортақ
болып келеді. Географиялық қабықтың аса маңызды жалпы заңдылықтарына
оның біртұтастығы. Зат және энергия айналымы, ұзақтылығы, зоналылығы
жатады.
Географиялық
қабықтың біртұттастық заңдылығы. Географиялық
қайықты құрайтын құрамбөліктер (жер бедері, ауа, су, топырақ, тіршілік
дүниесі) әрқайсысы өзіне тән заңдылықтар негізінде қалыптасады. Бірақ олар
жорғалай, оқшау дами алмайды, өйткені олар географиялық қабық
ауқымында бір-бірімен өзара байланысты және тәуелді. Осылайша
географиялық қабықтың әр құрам-бөліктері өз заңдылықтары бойынша дами
отырып, өзге құрамбөліктердің де әсеріне ұшырайды және ез кезегінде
оларға да әсер етеді. Біртұтастық заңдылығына сәйкес, бір құрамбөліктің
өзгерісі міндетті түрде басқа құрамбеліктердің өзгерісіне себепші болады.
Аталған өзгерістер өте ауқымды сипат алса, онда географиялық қабық
тұтасымен өзгеріске түсуі мүмкін.
Табиғи жүйедегі өзгерістердің қарқыны мен ауқымы бұл жүйеге енетін
құрам-бөліктердің өзгеру жылдамдығына байланысты. Құрам-бөліктерді
өзгерістерге
тұрақтылығы
жөнінен
мынадай
қатарға
қоюға
болады: геологиялық жыныстар — жер бедері — климаттық жағдайлар —
су — топырақ — өсімдіктер әлемі — жануарлар дүниесі.
Географиялық қабықтың біртұтастық заңдылығын білудің ғылыми-
қолданбалы маңызы зор. Қазіргі таңда табиғи өсімдік жамылғысын мәдени
өсімдіктермен алмастыру, жасанды бөгендер мен бөгеттер салу, шөлді
аудандарды суландыру мен батпақтарды құрғату тәрізді шаруашылық
әрекеттер табиғат кешенінің тұтастығына елеулі түрде ықпал етіп, уақыт өте
келе оның кері өзгерістеріне, кейде тіпті апатты жағдайларға да алып келуі
мүмкін. Мәселен, Қазақстанда тың және тыңайған жерлерді игеру барысында
солтүстік аймақтағы құнарлы жерлер жаппай жыртылды. Бірақ осы
шараларды жүзеге асыру барысында жергілікті жердің климаттық жағдайы
ескерілмеді. Бүл аймақ арқылы өте қуатты желдер соғады, ол топырақтың
беткі қабатын ұшырып әкетеді. Соның нәтижесінде бірнеше жыл өткен соң
бұрынғы құнарлы топырақтың біраз бөлігі жарамсыз жерлерге айналды.
Әрине, жіберілген қателікті түзету мақсатында көптеген шаралар
жүргізілуде, бірақ табиғатқа келтірілген кері өзгеріс еш уақытта орнына
келмейді. Мұндай мысалдарды Жер шарының кез келген бөлігінен келтіруге
болады. Сондықтан географиялық қабықтың тұтастық зандылығын сақтай
отырып қана, саналы түрде шаруашылық әрекеттерді жүзеге асыру қажет.
Зат және энергия айналымы. Географиялық қабықтағы маңызды
заңдылықтардың бірі — зат және энергия айналымы. Айналымның бірнеше
түрі бар: атмосферадағы ауа айналымы, су айналымы, жер қыртысындағы зат
және энергия айналымы және т.б. Айналым тоқтаусыз жүреді және
географиялық қабықтың барлық құрамдас бөліктерін қамтиды.
Күннен келетін жылу географиялық қабықта жүретін процестердің
энергия көзі және қозғаушы күші болып табылады. Айналым барысында
Күннен келетін орасан мол энергия өзгеріске түсіп, бір түрден екінші түрге
ауысады (табиғаттағы энергияның түрлерін естеріңе түсіріңдер). Жерге
Күннен жылына 5628-1021 Дж/см2 шамасында жылу келіп түседі. Энергия
айналымы географиялық қабықтың барлық құрамбөліктерін қамтумен қатар,
басқа айналым түрлерінің жүруіне қозғаушы күш болып табылады.
Географиялық қабық үшін су айналымының маңызы зор (айналымның бұл
түрімен сендер "Гидросфера" тақырыбында таныстыңдар).
Географиялық қабықтың дамуында биологиялық айналым да айрықша
рөл атқарады. Биологиялық айналым фотосинтезден басталатын күрделі
процес- тердің тізбегінен тұрады. Күн сәулесінің және ауадағы көмірқышқыл
газының тікелей қатысуымен жүретін фотосинтез процесі нәтижесінде
биосфераның негізін құрайтын өте көп мөлшердегі энергия жинақталады.
Сондай-ақ атмосфера оттекпен толықтырылып Географиялық қабықта
органикалық
заттардың
түзілуі
және
ыдырауымен
қатар
жүреді. Микроорганизмдер, жануар мен өсімдіктерыдыратып, шіріту арқылы
минералды заттарға айналдырады. Бұл процесті жылу тездетеді. Ал түзілген
минералды заттар топырақтағы сумен бірге бойына сіңіріледі. Сонымен
жылу және ылғалдың, органикалық және минералды заттардың қатысуымен
жүретін биологиялық айналым үздіксіз қайталанады.
Өзіндік жеке ерекшеліктеріне және жүру сипатына, қарқынына
қарамастан, әрбір айналым тұйық шеңбер жасамай, бір-бірімен өзара
қатынаста болады, яғни географиялық қабықтағы біртұтас зат пен энергия
алмасуды жүзеге асырады. Айналымдардың тұйық болмауының арқасында
табиғат құрамбөліктерінің, тұтастай алғанда географиялық қабықтың ұзаруы
мен түрленуі жүреді.
Жердің ішкі құрылысын білудің зор ғылыми және практикалық маңызы
бар. Қазіргі геофизикалық зсрттеулердің, оның ішінде жер сілкінудің
сейсмикалық толқындары қозғалысының жылдамдығы мен таралу сипаты
негізінде Жер денесінің кон-центрлік қүрылысты екендігі және ядродан,
аралық, перидотит және литосфера қабықтарынан тұратындығы анықталды.
Ядро-ға қарай жер қабықтарының тығыздығы әр қалыпты есіп оты-рады.
Жердің бетінде газ қабығы (атмосфера), су қабығы (гид-росфера) және
организмдердің тіршілік ортасы (биосфера) ор-наласқан (2-сурет).
Бүрғылау скважинасының көмегі арқылы 11 км-ден астам тереңдіктен
деректер алынып отыр (ССРО-дағы Қола түбегінде). Қазіргі уакытта аса
терең скважиналар (15 км-ге дейін) бұр-ғыланып жатыр. Бүлар жер
қыртысының терең қабаттарына (гранит пен базальт шегіне), яғни
мантияның жоғарғы шегіне жетуі тиіс. Бүрғылаудың қазір қолданылып
жүрген әдістері бо-йынша осындай бір скважинаны бүрғылауға 10 жылдан
астам уақыт кетеді.
Гранит пен базальттын, және мантияның жоғарғы шегінен алынған
заттарды зерттеу Жердің қүрылысы туралы проблема-ға белгілі айқындық
береді деп шамаланады. Мантия құрамын білудің ерекше мәні бар. Өйткені
жер қыртысы мен оның бар-лық пайдалы қазындылары мантия затынан
пайда
болған.
Атмосфера — Жердің газ қабығы. Оның қалыңдығы 3000 км-ге дейін
жетеді. Бүдан жоғарырақта біртіндеп планетааралық кеңістікке ауысады.
Құрлықтың беті мен Дүниежүзілік мүхит атмосфераның төменгі шекарасы
болып саналады. Атмосфера газдық құрамы, физикалық қасиеттері жөнінен
тропосфера, стратосфера, ионосфера деп аталатын үш қабатқа ажыраты-
лады.
Төменгі қабатта — тропосферада бүкіл газ массасы мен су буының 9/10
бөлігі шоғырланған. Оның қалыңдығы 8 км-ден 16 км-ге дейін жетеді. Жер
бетінен алыстаған сайын температу-ра күрт төмендейді де, 10—12 км
биіктікте ол — 50°С шамасын-да болады. Тропосферада бұлттар
қалыптасады, ауаның жылу-лық қозғалысы шоғырланады. Жер бетінің ең
жоғарғы темпе-ратурасы Ливияда (көлеңкеде -|-50оС), КСРО-да Термез
маңында (келеңкеде +50°С) байқалады. Ең темен температура Антарктидада
(—87°С)
және
Якутияда
(—7ГС)
елшенді.
Ортаңғы қабат — стратосфера 80—90 км биіктікке дейін же-теді. 30—35 км
биіктікте орналаскан озон температураны 50°С-ге дейін жоғарылатады, ал
80—90 км биіктікте температура қайтадан —60—90°С-ге дейін төмендейді.
Жоғарғы қабатта — ионосферада газдыц тыгыздығы аз бо-лып иондану
дәрежссі жоғарылайды. 220 км биіктікте темпера-тураның бірнешс градусқа
дейін жоғарылайтымы анықталды.
Гидросфера — мұхиттардың, теңіздердіц, кнлдсрдің, езен-дердің,
мұздықтардың және жерасты суларынаи тұратын Жер-дің су қабығы
гидросфера тұтасқан қабат құрамайды, ол жер бетінің 70,8%-ін жауып
жатыр. Оның орташл қалыңдығы 3,8 км, ең қалын, бөлігі 11 км-ден астам
кследі
(Тынық
мүхиттағы
Марианна
ойысында
11521
м).
Биосфера органмзмдердің тіршілік әрекстіпіц ортасы ретінде Жер бетімен
байланысты. Биосфера литосферамеп, гидросфера-мен, атмосферамен
үздіксіз өзара әсерлесіп отырады. Биосфера литосфераға 5 км-ге
(бактериялар), атмосферага 30—40 км-ге (споралар мен бактериялар) дейін,
ал гидросфераның бүкіл кат қабатын (11 км-ге дейін) бойлай енеді. Жаца
биогеохимия ғы-лымының негізін салған В. И. Вернадский өз еңбектерінде
биосфераның алатын орнын көрсетті. Адампыц биосферадағы жалпы
планеталық геологиялык. әрекстіпін процестерін А. Е. Ферсман техногенез
деп атауды үсыпды. Жер қыртысы-ның адам түрлендірген жоғарғы бөлігін В.
И. Вернадский ноос-фера — акыл-парасат сферасы деп атады.
Литосфера. 50—70 км тереңдікке дейінгі Жердің сыртқы бөлігі литосфера
аталатын қабықтан тұрады. Ол материктер аумағында біраз қалыңдау,
мұхиттар түбінде біршама жүқа келеді. Литосфераны көбіне жер қыртысы
деп атайды. Мине-ралдық шикізаттардың негізгі кезі болғандықтан, Жердің
бүл бөлігі толығырақ зерттелген. Литосфера орташа тығыздығы 2,7—2,8 г/см
3 келетін әр түрлі тау жыныстары мен минерал-дардан құралады. Бұл
қабықтың 16 км тсреңдікке дейінгі бөлі-гі негізінен оттек, кремний мен
алюминийдеи түрады. Литосфе-радағы элементтер мөлшері (%) А. П.
Виноградов бойынша, (1950):
Оттек 46,8
Кремний 27,3
Алюминий 8,7
Темір 5,1
Кальций 3,6
Натрий 2,6
Калий 2,6
Магний 2,1
Өзгелері 1,2
Атмосфера, гидросфера, биосфера, лнтосфера өзара байла-нысты. Бұл
литосфераның қүрылысы мсп қүрамына айтарлық-тай ықпал тигізеді.
Литосфераның жоғарғы бөлігі біршама жұқалау келген шө-гінді жыныстар
қат-қабатынан тұратыны анықталды. Осы қат-қабат астында граниттік қабат,
ал
одан
төменіректе
базальт-тық
қабат
орналасқан.
Граниттік қабық негізінен граниттік жыныстардан құралған, материктерде
оның орташа қалыңдығы 15—20 км-ге жетеді. Мұхит ойыстарында бүл
қабықтьщ болмауы да мүмкін. Бұдан төменгі базальттық қабаттық
қальщдығы 30 км-ге дейін жетеді. Ол базальт, габбро типтес жыныстардан
құралады. Соңғы уақытта бұл қабатты жоғарғы мантия деп атап жүр.
Перидотиттік қабық (жер мантиясы) литосферадан төменде орналасқан,
тығыздығы 3,3—4,5 г/см 3 келген ультранегізді жы-ныстардан құралған. Бұл
қабықта кремний мең магний басым. Құрамында балқыған массасы бар,
оның жоғарғы бөлігі тым әрекетті. Осы арада сейсмикалық және вулкандық
құбылыстар, тау жаралу процестері басталады. Псридотиттік қабық 900 км
терендікке дейін тараған, ешбір үзіліссіз жер шарын түгелдей қоршап жатыр.
Аралық қабықтың тығыздығы 5,3—6,5 г/см 3. Оның таралу шегі 900 км-ден
2900 км-ге дейін жетеді. Аралық қабық күра-мында кремний, темір, магний,
никель елеулі орын алады.
Я д р о. Жер ядросы жөніндегі түсінік пен мәлімет әзірге жеткіліксіз.
Сейсмикалық деректерге қарағанда ядро заты ты-ғыздығының ең жоғарғы
мәні 12,3 г/см 3-ге жетеді, қысым 3,6 млн. атм, температура 5000°С. Ядроның
жоғары " тығыздығын, оны күраушы заттың аса жоғары қысымда металдың
тығызды-ғына жеткендік арқылы түсіндіруге болады. Ядроның радиусы 3500
км-дей. Ядроның химиялық құрамы жөнінде екі кезқарас бар. Кейбір
зерттеушілер ядро темір метеориттеріне ұқсас темір мен никельден күралған
деп санаса, өзгелері ядро да мантияға үқсас темір мен магнийдің
силикаттарынан түрады деп са-найды.
Температура мен қысым да заттың тығыздығы тәрізді терең-деген сайын
арта береді. Жер бетінен 50 км тереңдікте қысым-ның 13 мың атм.
шамасында болатынын есептеулер керсетіп отыр, ядро маңында 1,4 млн. атм
шамасында, ал Жер центрінде 3,6 млн. атм-дай. Ал бүрғылау скважиналары
мен шахталарда жүргізілген есептеулер бойынша әрбір 33 м-ге тереңдегенде
температура 1°С-ге өсіп отырады. Төменіректе температураның артуы біраз
баяулайды да, 100 км тереңдікте 1300°С-ге, 2900 км тереңдікте 2000—
2500°С-ге
дейін
жоғарылап,
ядрода
5000°С-ге
жетеді.
Жердің ядродан езге кабықтары қатты күйде деп саналады, бірақ жоғарғы
температура мен қатты қысым әсерінен тым те-реңде жатқан материя
пластикалық қасиетке ие болады. Осы кеңістіктен бойлама және көлденең
сейсмикалык толқындардың еркін өтуі бұл түжырымның сенерліктей дәлелі
болып табылады. Материяның (магманың) сүйық (балқыған) күйде екенін
вулкандармен тікелей байланысты келген жер қыртысының ас-тындағы
учаскелерден ғана болжауға болады.
Ядро арқылы көлденең сейсмикалық толкындар өтпейтіндік-тен ондағы
заттың қатты күйде болуы мүмкін емес. Сондықтан Жердің ядросын аса
тығыздалған сұйық зат деп санайды.
Өзін – өзі тексеру сұрақтары:
1.
Географиялық қабық түсінігі
2.
Жер қабықтарының ерекшеліктері
3.
Жер қабықтарының өзара әрекеттесуі
4.
Жер қабықтарының тіршілік үшін маңызы
Дәріс № 5. Атмосфера географиялық қабықтың құрамдас бөлігі
Негізгі сұрақтары:
1.
Атмосфера құрамы мен құрылысы
2.
Күн радиациясы
3.
Атмосфералық қысым
Атмосфера —
жердің
ауа
қабығы.
Атмосфераның
төменгі
шекарасы жер беті болып табылады. Оның төменгі қабаты азот, оттегі мен
сирек
кездесетін көміртегінен, аргоннан, сутегіден, гелийден тағы
басқа газдардан тұрады. Бұған су буы да араласады. Атмосфера түсінің көк
болып келуі газ молекулаларының жарық сәуле шашуына байланысты.
Жоғарылаған сайын атмосфера бірте-бірте сирей береді, қысымы төмендеп,
оның құрылысы да өзгереді. 12 км биіктікке дейінгі атмосфераның төменгі
қабатын тропосфера деп
атайды.
Тропосферада бұлт, жауын-
шашын,жел және
тағы
басқа
құбылыстар
орын
алып
отырады. Тропосферадан жоғары
75
км
биіктікке
дейінгі
қабат стратосфера деп аталады. Бұдан жоғары ионосфера қабаты орналасады.
Атмосфера — Жер шарының ауа қабығы, ол салмақ күшіне байланысты
ғаламшармен бірге айналып, қозғалысқа түседі. Жалпы массасы 5-1015 т
шамасында болатын атмосфера түрлі газдардан, су тамшылары мен шаң-
тозаңнан тұрады. Атмосфераның төменгі бөлігі Жер бетімен шектесіп жатыр.
Ал жоғары шекарасы ретінде соңғы ғылыми деректер бойынша 1000 км
биіктік алынады, бұдан әрі қарай ауа өте сиреген күйде болады.
Шамамен 100 км-ге дейінгі биіктік аралығында ауа құрамы мынадай
газдардан: азот — 78%, оттек — 21%, инертті газдар — 1%-ға жуық (оның
0,93%-ы аргон), көмірқышқыл газынан — 0,03%-ы тұрады. Ауа
құрамындағы криптон, ксенон, неон, гелий және сутек
газдары өте
аз
мөлшерде болады. Атмосфераның төменгі қабатында ауа құрамы
салыстырмалы түрде тұрақты болады, тек өнеркәсіпті аудандар мен ірі
қалалар үстінде көмірқышқыл газының үлесі он есеге дейін артуы мүмкін.
Лас ауаның құрамында бөгде қосылыстар да кездеседі. Шамамен 200—1000
км биіктікте ауа құрамында оттек басым, ол ультра- күлгін сәулелер әсерінен
атомдарға ыдыраған күйінде болады. 1000 км-ден биікте сиреген атмосфера
негізінен гелий мен сутектен турады, сутек зарядталған атомдар күйінде
таралған.
Атмосфера
құрамындағы
әрбір
газдың
атқаратын
қызметі
бар. Азот нәруызды (белок) заттар мен нуклеин қышқылдарының құрамына
енеді, ал оның қосылыстары өсімдіктерді Минepaлды қорекпен қамтамасыз
етеді. Оттексіз тірі организмдердің тыныс алуы мүмкін емес, сондай-ақ жану
мен тотығу процестері де жүрмейді. Жасыл өсімдіктер көмірқышқыл газын
пайдаланып, органикалық заттар түзеді. Атмосфера газдары тау
жыныстарының химиялық үгілуіне қатысады. Ал шамамен 25—30 км
биіктіктегі озон қабаты Күннен келетін ультра-күлгін сәулелерді ұстап қалу
арқылы тірі организмдерді бұл сәулелердің зиянды әсерінен қорғайды. Ауа
құрамындағы жай көзге көрінбейтін су булары белгілі жағдайда су
тамшылары түрінде бөлініп шығып (конденсациялану), олардың тұтасуынан
бұлттар қалыптасады. Атмосфераның құрылысы. Биіктеген сайын ауаның
физикалық қасиеттері (температурасы, тығыздығы, қысымы және т.б.)
өзгереді, сондықтан атмосфераны тропосфера, стратосфера, жзосфера,
термосфера, экзосфера деп аталатын қабаттарға бөледі.
Тропосфера — атмосфераның ең төменгі және тығыз қабаты, мұнда
ауаның 4/5 бөлігі шоғырланған. Тропосфераның жоғарғы шекарасы
географиялық ендіктер мен жыл мезгілдері бойынша өртүрлі биіктікте
орналасуы мүмкін. Орташа есеппен тропосфера полюстер үстінде 9 км-ге,
қоңыржай ендіктерде 10—12 км-ге, ал экватор үстінде 15—17 км-ге дейін
созылады. Бұл қабатта атмосфера құрамындағы су буының барлығы дерлік
шоғырланған, мұнда бұлттар мен тұмандар пайда болып, ауа райы
қалыптасады. Тропосферада ауа температурасы шамамен әр 100 м сайын
0,6°С-қа төмендейді. Мәселен, тропосфераның жоғарғы бөлігінің орташа
жылдық температурасы солтүстік полюсте — 55°С болса, экваторда бұл
көрсеткіш — 70°С-қа төмендейді.
Тропосфера тропопауза деп аталатын өтпелі жұқа қабат (қальцдығы 1—2
км) арқылы атмосфераның келесі қабаты — стратосфераға ауысады.
Стратосфера шамамен 50—55 км биіктікке дейін созылып жатыр. Ауа
құрамындағы озоттың күн радиациясын сіңіруіне байланысты бұл қабатта
температура биіктеген сайын артады. Шамамен 25 км биіктіктен соң ауа
температурасы күрт жоғарылай бастап, 50 км биіктікте максимум шамасына
(ГС) жетеді. Шамамен 15—70 км биіктікте оттектің біраз бөлігі ультракүлгін
сәулелер әсерінен атомдарға ыдырайды. Бос атомдар құрылымын сақтап
қалған оттек молекулаларына қосылып, озонның үш атомды молекулалары
түзіледі. Стратосферада бұл процеспен қатар керісінше реакциялар, яғни
озонның қайтадан ыдырауы қоса жүреді. Озон негізінен 25—30 км биіктікте
шоғырланады, бұл қабатты озотты деп те атайды. Қазіргі кезде озон
қабатының жұқаруы шешімін ташаған ғаламдық экологиялық проблемаға
айналып отыр.
Атмосфераның ең жоғарғы қабатында өте жоғары температура (1000—
1500°С) байқалады, сондықтан бұл қабатты термосфера деп атайды.
Термосфера өз кезегінде зарядталған бөлшектерден (иондар) тұратын
ионосфера мен "сыртқы атмосфера" деп аталатын экзосфераға жіктеледі.
Термосферада газдардың температурасы ете жоғары болғанымен, ауаның
сиректігіне байланысты осында орналасатын Жердің жасанды серіктеріне
қызып кету каупі төнбейді.
Ионосферадағы иондалу Күннен келетін ультракүлгін радиация әсерінен
жүреді.
Ионосферада
ғарыштың
бөлшектердің
ауа
бөлшектеріне
соқтығысуынан айрықша жарқырау пайда болады. Жоғары ендіктерде
байқалатын бұл электрлік құбылыстар полярлық шұғыла деп аталады.
Экзосферада ете жоғары жылдамдықпен қозғалатын жеңіл газдардың
бөлшектері ғарыш кеңістіғіне шашырап кетеді. Соңғы кезге дейін экзосфера,
сонымен бірге жалпы Жер атмосферасы 2000—3000 км биіктіктен соң
таусылады деген үғым бар болатын. Қазіргі заманғы ғарыштық зерттеулер
бойынша экзосферадан шашыраған сутектің Жердің айналасында шамамен
20 000 км биіктікке дейін созылатын жер тәжі деп аталатын түзілісті
құрайтыны анықталып отыр. Қазіргі кезде ғарыштық техниканың көмегімен
атмосфера қабаттары қарқынды түрде зерттеліп жатқанымен, оның жоғары
қабаттарының адамзатқа түсініксіз құпиялары әлі де болса жетерлік.
Атмосфераның жылынуы. Күн энергиясы — Жер шарындағы тіршіліктің
арқауы және көптеген табиғи процестердің қозғаушы күші. Жер шары
Күннен жылына 5628 -1021 Дж/см2 энергия алады, бұл жалпы күн
энергиясының 2 миллиардтан бір бөлігі ғана. Соған қарамастан бар болғаны
36 сағ ішінде Күннің Жерге беретін жылуының мөлшері дүниежүзіндегі
барлық электрстансыларының жыл бойы өндіретін энергиясына пара-пар
болады.
Күн радиациясының тура, шашыранды түрлері болатының және олардың
жиынтық радиацияны құрайтынын білесіндер. Шашыранды радиация
үлесіне, шамамен, Күннен келетін радиация мелшерінің 25%-ға жуығы
тиесілі. Жиынтық радиацияның жылдық мөлшері күн сөулелерінің жер
бетіне түсу бұрышына, атмосфераның мөлдірлігіне және жарық түсу
ұзақтығына тәуелді. Жалпы алғанда, жиынтық радиация мелшері экваторлық
және тропиктік ендіктерден полюстерге қарай азаяды.
Жер бетінің күн сәулесін кері шағылдыруы альбедо деп аталады, оның
көрсеткіші жердің төсеніш жамылғысының сипатына байланысты болады.
Мәселен, жаңа жауған қар күн радиациясының 90%-ға жуығын шағылдырса,
құм 35—40%, өсімдік жамылғысы 10—25%, ал ылғал топырақ 5%-ын ғана
кері қайтарады (жиынтық радиацияның жер бетіне жұтылған бөлігін не деп
атайды?). Шағылу есебінен күн радиациясының 5—20%-ға жуығы жоғалады.
Шағылған радиацияның басым бөлігі әлем кеңістігіне сіңіп жоқ болады.
Атмосферада күн сәулелерін озон, көмірқышқыл газы мен бұлттар, су
тамшылары мен шаң-тозаң жұтады. Жалпы алғанда, атмосферада Күннен
келетін радиацияның 15—20%-ы жұтылады. Осылайша күннің сәулелік
энергиясының біразы атмосферада жылуға айналса, басым бөлігі жер бетін
жылытуға жұмсалады. Кез келген қызған денелер жылу бөлетіні сияқты, жер
бетінен көтерілген жылу атмосфераның төменгі қабатын жылытады.
Жиынтық радиацияның кері шағылу мен жер бетінің жылулық сәулеленуіне
жұмсалғаннан қапған бөлігін радизциялық баланс немесе қапдық радиация
деп атайды. Радиациялық баланс мөлшері экватордан полюстерге қарай
кемиді. Қоңыржай ендіктерде қыс кезінде радиациялық баланс теріс мәнге
ие, ал экватордан, шамамен, 40' ендіктер аралығында бұл көрсеткіш жыл
бойы оң болады.
Ауа температурасының атмосферада таралуы мен онъщ үздіксіз
өзгерістері атмосфераның жылу режімі деп аталады, ол атмосфера мен
қоршаған орта арасындағы жылу алмасуы нәтижесінде жүзеге асады.
Тропосферада жұтылған радиация тәулігіне ауа температурасын 0,5°С-ка
ғана жоғарылата алады. Сондықтан атмосфераның жылу режімінде
атмосфера мен жер беті арасындағы жылу мен ылғал алмасуы маңызды рөл
аткарады. Ауа температурасының өзгеруіне Жер шарының басқа
бөліктерінен келетін ауа массаларының келуі (адвекция) де әсер етеді. Бұл
туралы келесі тақырыптан таныса аласыңдар.
Атмосфера құрамындағы ылғал. Атмосфера құрамында жалпы көлемі 13
мың км3 болатын су буы бар, оның атмосферадағы үлесі ұдайы өзгеріл
отырады. Ауаның ылғал сыйымдылығы оның температурасына байланысты
болады. Температурасы неғүрлым жоғарылаған сайын ауа өзінің құрамында
соғұрлым көп су буын ұстай алады, ал суық ауа ылғалға қанығу шегіне
аназғұрлым жылдам жетеді. Жылы, ылғалды ауа жоғары көтерілген кезде
суының, конденсацияланады. Яғни, ауа құрамындағы су буы бөлінен шығып,
тамшы күйіне өтеді. Су тамшылары мен мұз кристалдарының тұтасуынан
бұлттар пайда болатынын білесідцер. Су буынын конденсациясы жүзеге
асатын ауа температурасын шық нүктесі деп атайды.
[2]
Атмосфера - бүкіл әлемнің тіршілік тынысы. Атмосфера ауасының
шекарасы болмайды. Ол жер шары халықтарының ортақ байлығы
болғандықтан онын сапасы, тазалығы адамзат үшін ешнәрсеге теңгерілмейтін
биосфераның құрамдас бөлігі. Оның массасы 5,157-1011 т. тең.
Химиялық құрылымы
Құрғақ ауа құрылымы
Газ
Көлемі
бойынша, %
Салмағы
бойынша, %
Азот
78,084
75,50
Оттек
20,946
23,10
Аргон
0,932
1,286
Су
0,5-4
—
Көмірқышқыл газ
0,0387
0,059
Неон
1,818×10
−3
1,3×10
−3
Гелий
4,6×10
−4
7,2×10
−5
Метан
1,7×10
−4
—
Криптон
1,14×10
−4
2,9×10
−4
Сутек
5×10
−5
7,6×10
−5
Ксенон
8,7×10
−6
—
Азоттың шала тотығы
5×10
−5
7,7×10
−5
Жоғарыдағы құрғақ ауа құрылымына кірмейтін бөлігі:
Су буы (H
2
O)
~0.40% атмосфера үстінде, бет жағында жалпы 1%-
4%
Жоғары көрсетілген газдардан басқа атмосферада SO
2
, NH
3
, СО, озон,
HCl, HF, Hg, I
2
, және NO газдары құрамында бар.
Жер бетінен экватор тұсында шамамен 18 км, полюстерде 6 км, ал орта
ендіктерде 10— 12 км биіктікке дейін созылатын атмосфераның төменгі
қабаты. Ол атмосферадағы барлық су буларын қамтып, өте-мөте мөлдір боп
келеді де, жерден шыққан жылудың едәуірін өзіне сіңіреді. Бұл жағдай осы
қабаттағы су булары мен бұлттардың болуына байланысты. Сондыңтан
тропосфера көбінесе жер беті арқылы қызады. Оған температураның
жоғарыдан төмен қарай тез ысуы (шамамен әрбір километр биіктікке +5°)
дәлел. Температураның мұндай өзгеруі ауаның вертикалды бағытта
араласуына, су буларының қанығуына, бұлттардың түзілуіне, жауын-
шашынның жаууына және басқа да ауа райымен байланысты құбылыстарға
әкеп соғады да, климат пен ландшафтының вертикальды зоналарын құрайды.
Тропосфераның үстінен 80 км-ге дейінгі биіктікте орналасқан атмосфера
қабаты. Бұл қабат бүкіл атмосфера салмағының 20%-ын құрайды. Мұнда
күннің ультрафиолетті сәулеленуін күшті сіңіретін озон қабатының болуына
байланысты жоғарыдан келетін температураның төмендеуі тоқталады. 30 км
биіктік шамасына дейін температура өзгермей 50° шамасында сақталып
тұрады, ал одан әрі қарай биіктікте біртіндеп жоғарылай отырып, 60 км
биіктікке барғанда тіпті 75°-қа дейін артады. Статосферада су буы және бұлт
атаулы мүлдем дерлік болмайды. 1951 жылы халықаралық келісім бойынша
стратосфера деп тек 40 км биіктікке дейінгі қабатты атап, ал 40-тан 80 км-ге
дейінгі қабатты мезосфера (орта қабат) деп атау керектігі келісілді.
Мезосфера (грек. mesos — ортаңғы және sphaіra — шар) —
атмосфераның 50 — 80 километр биіктіктегі ортаңғы қабаты. Стратосфера
(мезосфера асты) менионосфера (мезосфера үсті) қабаттарының аралығында.
Мезосферада жоғарылаған сайын температура төмендей береді: 50 километр
биіктікте 70°С шамасында.
Атмосфералық қысым — атмосфераның жер бетіне және ондағы заттарға
түсіретін қысымы. Ол барометрмен, яғни сынап бағанасының биіктігімен (мм
сын.
бағ.),
СИ
жүйесінде
паскальмен
(Па),
ал
метеорол.
ғылымында гектопаскальмен (гПа) немесе миллибармен (мб) өлшенеді. Теңіз
деңгейінде атмосфералық қысым орташа алғанда 1013,25 гПа-ға (760 мм сын.
бағ.) тең. Жоғарылаған сайын ауа тығыздығы кеміп, атмосфералық қысым
азаяды. Жер бетіндегі қысыммен салыстырғанда 5 км биіктікте
атмосфералық қысым 2 есе, 10 км биіктікте 4 есе, 15 км биіктікте 8 есе
кемиді. Астана қаласының
атмосфералық
қысымы Алматыға қарағанда
жоғары.
[1]
Жер шарын коршап тұрған атмосфера өзінің салмақ күші арқылы
жер бетіне қысым түсіреді, оны атмосфералық қысым деп атайды. Қазіргі
кезде атмосфералық қысымды гектопаскальмен (гПа) көрсетеді. Қалыптағы
атмосфералық қысым ретінде оның теңіз деңгейіндегі орташа көрсеткіші
(1013 гПа) алынады. Қысымы бірдей нүктелерді қосатын сызықтарды
изобаралар деп атайды. Атмосфералық қысымды металдан жасалғанбарометр
— анероидпен өлшейді.
Атмосфералық қысым Жер шарының кез келген бөліктерінде үздіксіз
өзгеріп отырады. Тропиктік белдеуде қысымның тәуліктік өзгерістері
айқынырақ байқалады. Кейде тәулік ішінде қысым айырмашылығы 20—30
гПа-ға жетуі мүмкін. Атмосфералық қысымның жылдық өзгерістері
материктердің орталық бөлігінде күштірек байқалады. Мәселен, Гоби
шөлінде бұл көрсеткіш тіпті 40 гПа-ға жетеді, мұнда қысым максимумы
қаңтарда, минимумы шілдеде байқалады. Материктер шетіндегі муссонды
облыстарда және мұхиттардың жоғары ендіктерде жатқан бөліктерінде
атмосфералық қысымның жылдық ауытқулары едәуір болады. Владивостокта
бұл көрсеткіш 14 гПа, ал Мумбайда (Бомбей) 10 гПа шамасында (картадан
бұл қалаларды тауып, географиялық орнының ерекшеліктерін атаңдар).
Атмосфералық қысым биіктікке қарай да өзгереді, бұл, ең алдымен, ауа
температурасының биіктікке қарай таралуына байланысты. Мәселен,
Еуропада қысымның орташа жылдық көрсеткіші теңіз деңгейінде 1014 гПа
болса, 5 км биіктікте — 538 гПа, 10 км биіктікте — 262 гПа, ал 20 км
биіктікте бар болғаны 56 гПа ғана. Жер шарының басқа аудандарында да
атмосфералық қысымның биіктікке байланысты өзгерістері шамамен
осындай болады.
Атмосфералық қысымның географияльщ таралуы өте күрделі сипат
алады. Өйткені ол географиялық ендікке, құрлық пен мұхиттың
арасалмағына, жергілікті физикалық-географиялық, жағдайға байланысты
болады. Жалпы Жер шарында географиялық ендіктерге байланысты 3 темен
қысым белдеуі және 4 жоғары қысым басым белдеу ажыратылатынын
білесіңдер. Бірақ жеке материктер мен мұхиттар бойынша бұл белдеулердің
жергілікті айырмашылықтары болады. Мәселен, қыс кезінде қоңыржай
ендіктерде қалыптасатын максимумдардағы қысым Канада жерінде 1020 гПа
болса, ал Азияда 1035 гПа-ға жетеді.
Қысымның
географиялық ендіктер бойынша таралу заңдылығы
материктер мен мұхиттардағы қысым айырмашылықтарының болуына
байланысты бұзылады: жазда материктердің қоңыржай ендіктерінде де төмен
қысым байқалады. Қысымы төмен аймақтарды қысымдың минимум немесе
циклон деп атайды. Қысым жоғары болатын тұйық изобаралар жүйесін
қысымның максимум немесе антициклін дейді.
Ауа массалары үнемі қозғалыста болатындықтан, қасиеттері әртүрлі ауа
массалары шектескен аймақтарда өте кең алқапты қамтитын (ені 500—900
км, ұзындығы 2000—3000 км-ге дейін жететін) өтпелі зоналар —
атмосфералық фронттар қалыптасады. Фронттар ауа массаларының қозғалу
сипатына қарай жылы және суық фронтцеп бөлінеді, Жылы фронт кезінде
жылы ауа салқын ауаны тез арада ығыстырып, жинақталған жылы ауа құйын
тәрізді өрлеген ауа ағынын түзіп, циклондық әрекеттер күшейеді. Соның
нәтижесінде бұлттылық күшейіп, жауын- шашын көбейеді. Жазда
температура төмендеп, қыста керісінше жоғарылайды. Ал суық фронт
кезінде салқын ауа жылдам қозғалатындықтан антициклондық жағдай
қалыптасып, ауаның құйын тәрізді төмендеген ағыны түзіледі. Сондықтан
суық фронт кезінде жауын-шашын біршама аз түседі.
Жалпы алғанда атмосфералық фронт өткен кезде ауа райы кенет өзгеріп:
температура мен қысымның ауытқуы, жауын-шашын түсуі, желдің
бағытының өзгеруі мен жылдамдығының күшеюі сияқты құбылыстар жиі
байқалады. Ауа массалары арасындағы осындай фронттар жиынтығынан
климаттық фронттар қалыптасады. Оларға арктикалық, полярлық және
тропиктік фронттар мысал болады.
Достарыңызбен бөлісу: |