Metodika prepodavaniya astronomii

---

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Metodika provedeniya 3 uroka
"Planeta Zemlya"

Cel': formirovanie ponyatiinogo apparata, neobhodimogo dlya usvoeniya informacii o planetnyh telah kak odnom iz osnovnyh tipov kosmicheskih tel, i o planete Zemlya kak tipichnom i naibolee issledovannom predstavitele planetnyh tel.

Zadachi obucheniya:

Obsheobrazovatel'nye:

1) Formirovanie fundamental'nogo astronomicheskogo ponyatiya "planetnye tela":

 - o vnutrennem stroenii, himicheskom sostave, energetike, osnovnyh formah rel'efa planet i endogennyh i ekzogennyh processah, obuslovlivayushih ih sushestvovanie (tektonike litosfery, magmatizme, vulkanizme, stolknovenii planetnogo tela s meteoroidami i t.d.), naibolee rasprostranennyh gornyh porodah i mineralah;
 - ob atmosferah planet: usloviyah sushestvovaniya, teplovom rezhime, osnovnyh fizicheskih harakteristikah, stroenii, yavleniyah dissipacii i parnikovogo effekta;

2) O Zemle kak tipichnom i naibolee issledovannom predstavitele planetnyh tel (planet):

- ob osnovnyh fizicheskih harakteristikah, vnutrennem stroenii i osnovnyh formah rel'efa planety;

 - o teplovom balanse Zemli;
 - o gidrosfere Zemli;
 - ob atmosfere planety: osnovnyh harakteristikah, stroenii i sostave;
 - o klimate Zemli;
 - o magnitosfere i radiacionnyh poyasah Zemli i ih roli v sushestvovanii i razvitii zhizni na planete.

Vospitatel'nye:

1) Formirovanie nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya:
- v hode znakomstva s fizicheskoi prirodoi planetnyh tel (planet): ih vnutrennim stroeniem, himicheskim sostavom, energetikoi, osnovnymi formami rel'efa, endogennymi i ekzogennymi processami litosfer i atmosferami;
- na osnove raskrytiya fundamental'nyh prirodnyh zakonomernostei pri izlozhenii astronomicheskogo materiala o planetnyh telah i Zemle kak ih tipichnom i naibolee issledovannom predstavitele;

2) Ateisticheskoe vospitanie uchashihsya v rezul'tate oproverzheniya mifa o "sotvorenii mira" (Zemli) v svete dannyh ob osnovnyh harakteristikah Zemli.

Razvivayushie: formirovanie umenii analizirovat' informaciyu, ob'yasnyat' svoistva kosmicheskih ob'ektov na osnove vazhneishih fizicheskih teorii.

Ucheniki dolzhny znat':

- obshie dannye o vnutrennem stroenii, himicheskom sostave, energetike, osnovnyh formah rel'efa i atmosferah planet zemnoi gruppy i planet-gigantov;
- ob osnovnyh fizicheskih harakteristikah, vnutrennem stroenii, osnovnyh formah rel'efa, teplovom balanse Zemli;
- ob osnovnyh harakteristikah, stroenii i sostave atmosfery Zemli;
- o magnitosfere i radiacionnyh poyasah Zemli i ih roli v sushestvovanii i razvitii zhizni na planete.

Ucheniki dolzhny umet': analizirovat' i sistematizirovat' uchebnyi material, sostavlyat' klassifikacionnye shemy, ispol'zovat' obobshennyi plan dlya izucheniya kosmicheskih ob'ektov, delat' vyvody.

Naglyadnye posobiya i demonstracii:

- fotografii, diapozitivy, shemy i risunki: Zemli (iz kosmosa), ee osnovnyh prirodnyh zon, vnutrennego stroeniya, atmosfery, teplovogo balansa planety, magnitosfery i radiacionnyh poyasov i t.d.; slaidy iz komplekta "Zemlya, ee estestvennyi i iskusstvennye sputniki";

- diafil'my: "Planeta Zemlya"; "Magnitnoe pole Zemli";

- tablicy: "Zemlya v kosmicheskom prostranstve";

- naglyadnye posobiya: globus Zemli; geograficheskaya karta planety; obrazcy naibolee rasprostranennyh gornyh porod i mineralov: olivina, polevyh shpatov, plagioklazov, kvarca, limonita, dolomita, kal'cita, bazal'ta, granita, gabbro, peschanika, kvarcita, slancev i t.d.

Zadanie na dom:

1) Po uchebniku astronomii:

- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: izuchit' § 16; voprosy k paragrafu.
- E.P. Levitana: izuchit' § 12; voprosy k paragrafu.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: izuchit' § 17; voprosy k paragrafu.

2) Zadanie dlya uchashihsya fiziko-matematicheskih klassov: vypolnit' zadaniya iz sbornika olimpiadnyh zadach V.G. Surdina [289]: 10.29; 10.34; 10.35.

Plan uroka

Etapy uroka	Soderzhanie	Metody izlozheniya	Vremya, min
1	Povtorenie i aktualizaciya materiala po astronomii	Beseda	5-7
2	Izlozhenie novogo materiala: 1. Vnutrennee stroenie, energetika i osnovnye formy rel'efa planet. 2. Atmosfery planet. 3. Zemlya: osnovnye fizicheskie harakteristiki, vnutrennee stroenie, rel'ef; teplovoi balans; gidrosfera; atmosfera; klimat; magnitosfera, radiacionnye poyasa i ih rol' v sushestvovanii i razvitii zhizni na planete	Lekciya, ili seminar, chtenie dokladov uchashimisya	30-35
3	Podvedenie itogov uroka. Domashnee zadanie		3

Metodika izlozheniya materiala

V nachale uroka v hode frontal'nogo oprosa sleduet provesti proverku i aktualizaciyu znanii uchashihsya. Pomimo voprosov, predlagavshihsya uchenikam na proshlom uroke, sleduet vyyasnit', naskol'ko horosho oni usvoili:

1) priznaki fundamental'nyh astronomicheskih ponyatii "planetnoe telo" i "planetnaya sistema" kak otdel'nyh tipov kosmicheskih tel;
2) principy klassifikacii planetnyh tel i planetnyh sistem;
3) svedeniya ob osnovnyh klassah i gruppah planetnyh tel;
4) dannye o sushestvovanii vnesolnechnyh planetnyh sistem i ekzoplanet.

Chast' uchenikov vypolnyaet v eto vremya programmiruemye zadaniya:

1. Sbornik zadach G.P. Subbotina [287], zadaniya NN 86; 87; 110; 115-121.
2. Sbornik zadach E.P. Razbitnoi [244], zadaniya NN 6-1; 6-2; 6-3; 6-4.

Na pervom etape uroka izlagaetsya material o vnutrennem stroenii, energetike i osnovnyh formah rel'efa planet:

Sferichnost' formy massivnyh planetnyh tel ob'yasnyaetsya vysokimi temperaturami i davleniyami v ih nedrah.

Vnutri odnorodnogo shara na odinakovyh rasstoyaniyah ot ego centra davlenie i temperatura odinakovy. V nedrah dazhe odnorodnyh po sostavu i plotnosti kosmicheskih tel proizvol'noi formy davlenie i temperatura budut sushestvenno razlichat'sya na odinakovyh rasstoyaniyah ot centra mass, poskol'ku na lezhashie v glubine sloi veshestva davit stolb vyshelezhashih porod razlichnoi vysoty, a sledovatel'no, i massy. Pri davlenii svyshe 2,2× 10⁸ Pa i temperature svyshe 1500 K (usloviya na granice litosfery i verhnei mantii Zemli na glubine 100 km) deformiruetsya i razrushaetsya kristallicheskaya reshetka bol'shinstva izvestnyh mineralov i nachinaetsya plavlenie gornyh porod, kotorye stanovyatsya vyazko-tekuchimi, kak smola; pri bolee vysokih temperaturah i davleniyah veshestvo polnost'yu perehodit v zhidkoe sostoyanie (ili obretaet svoistva zhidkosti). Predel prochnosti gornyh porod opredelyaetsya sootnosheniem: s _p = r × g× h, gde s _p – predel prochnosti porod, osnovnyh dlya sostava planetnogo tela; r - ih plotnost'; g - mestnoe znachenie uskoreniya svobodnogo padeniya; h - vysota stolba gornyh porod. Soglasno zakonam fiziki, v central'nom gravitacionnom pole pri otsutstvii deistviya vneshnih sil zhidkie tela priobretayut sfericheskuyu formu s minimal'noi ploshad'yu poverhnosti. Dolya zhidkogo sostoyaniya veshestva nedr kosmicheskih tel vozrastaet s ih massoi, izmenyaya iz formu ot proizvol'noi (komety, asteroidy) k okrugloi (planetoidy, nebol'shie sputniki planet) i k ideal'no sfericheskoi (planety i zvezdy), dostizheniyu kotoroi u vrashayushihsya ob'ektov meshaet deistvie centrobezhnyh sil.

Ris. 8 Vnutrennee stroenie planet zemnoi gruppy

Planety obladayut slozhnym differencirovannym stroeniem: vydelyayut neskol'ko koncentricheskih sfericheskih obolochek, nahodyashihsya v sostoyanii gidrostaticheskogo ravnovesiya i razlichayushihsya po himicheskomu sostavu, plotnosti i drugim fiziko-himicheskim harakteristikam. V stroenii planet zemnoi gruppy vydelyayut (ris. 8):

1. Zhidkoe ili poluzhidkoe yadro plotnost'yu 10000-13000 kg/m³, sostoyashee iz soedinenii zheleza, nikelya, sery i drugih tyazhelyh elementov. U naibolee massivnyh planet vydelyayut tverdoe vnutrennee yadro (r ³ 13 g/sm³ pri T > 6000 K) i okruzhayushee ego zhidkoe vneshnee yadro.

2. Mantiyu, sostoyashuyu iz okislov kremniya, magniya i zheleza (magnezial'nyh silikatnyh porod tipa olivina), nahodyashuyusya v vyazkom polurasplavlennom sostoyanii. Plotnost' veshestva mantii 3500-10000 kg/m³, temperatura svyshe 500 K. U massivnyh planet v zavisimosti ot osobennostei fiziko-himicheskih harakteristik vydelyayut nizhnyuyu, srednyuyu i verhnyuyu mantiyu (astenosferu).

3. Litosferu (koru) tolshinoi ot 1 do 500 km, sostoyashuyu v osnovnom iz silikatov i legkih himicheskih soedinenii plotnost'yu menee 3500 kg/m³.

Sushestvuyut gipotezy, ob'yasnyayushie razlichiya v fizicheskih svoistvah yadra, mantii i litosfery kachestvennymi izmeneniyami v sostoyaniyah sravnitel'no odnorodnogo po sostavu veshestva pod deistviem vysokih temperatur i davlenii.

Ris. 9 Vnutrennee stroenie planet-gigantov

Vnutrennee stroenie planet-gigantov obuslovleno ih massoi i vysokim soderzhaniem vodoroda i geliya v ih himicheskom sostave. Gazovye atmosfery planet-gigantov v napravlenii k centram planet s uvelicheniem davleniya uplotnyayutsya i nepreryvno perehodyat v zhidkoe sostoyanie: granica mezhdu atmosferoi i poverhnost'yu planety otsutstvuet. Eshe glubzhe, pri vozrastanii plotnosti vodoroda svyshe 1,15 g/sm³ pod deistviem vysokih davlenii i temperatur vodorod perehodit v tverdoe "metallicheskoe" sostoyanie. V stroenii planet-gigantov vydelyayut (ris. 9):

1. Vneshnyuyu molekulyarnuyu obolochku iz gazo-zhidkogo vodoroda i geliya s dobavkoi metana i ammiaka.
2. Vnutrennyuyu molekulyarnuyu obolochku s dobavkoi bolee tyazhelyh elementov.
3. Obolochku iz tverdogo "metallicheskogo" vodoroda.
4. Vneshnee silikatnoe yadro, sostoyashee iz okislov kremniya, magniya i sul'fidov zheleza s dobavkoi geliya.
5. Vnutrennee tyazheloe zhelezonikelevoe yadro.

Esli temperatura i davlenie v nedrah planety-giganta nedostatochny dlya perehoda vodoroda v zhidkoe ili, tem bolee, tverdoe metallicheskoe sostoyanie, stroenie planety uproshaetsya: yadro iz tyazhelyh himicheskih soedinenii okutyvaet ledyanaya mantiya - obolochka iz vody, vodoroda i geliya, okutannaya molekulyarnoi obolochkoi iz vodoroda, geliya, metana i ammiaka - atmosferoi planety.

Osnovnymi istochnikami energii v nedrah planet yavlyayutsya: radioaktivnyi raspad elementov, soprovozhdayushiisya vydeleniem bol'shogo kolichestva tepla, i gravitacionnaya differenciaciya - postepennoe pereraspredelenie veshestva po glubine v sootvetstvii s plotnost'yu: tyazhelye fragmenty tonut, legkie vsplyvayut, pri etom proishodyat fazovye perehody veshestva iz odnogo agregatnogo sostoyaniya v drugoe, razlichnye himicheskie reakcii i t. d., soprovozhdayushiesya vydeleniem tepla. Skorost' i intensivnost' processov zavisyat ot mass planet. V osnove energetiki samyh krupnyh planet-gigantov lezhit kondensaciya geliya na urovne verhnei granicy zony metallicheskogo zhidkogo vodoroda. V rezul'tate fazovyh perehodov vodoroda pri vysokom davlenii gelii stanovitsya nerastvorimym v vodorode i vypadaet (pogruzhaetsya) k centru planety. V nedrah planet-gigantov s men'shei massoi, atmosfery kotoryh sostoyat na 10-15% iz metana, energiya vydelyaetsya pri vypadenii ugleroda iz mantii k yadru planety. Pri etom vydelyaetsya stol'ko energii, chto teplovoe izluchenie planet prevoshodit kolichestvo energii izlucheniya zvezdy, padayushego na planetu iz kosmosa.

Glavnym mehanizmom perenosa tepla v nedrah planet yavlyayutsya konvekciya (konvektivnoe peremeshivanie veshestva) i, v men'shei stepeni, teplovoe izluchenie.

Poverhnosti planet formiruyutsya v hode vnutrennih (endogennyh) i vneshnih (ekzogennyh) processov.

Osnovnymi formami proyavleniya endogennyh processov yavlyayutsya:

1. Tektonika litosfery planetnyh tel: slozhnye postoyannye gorizontal'nye, vertikal'nye i kolebatel'nye dvizheniya otdel'nyh krupnyh uchastkov kory so srednei skorost'yu 0,001-0,01 m v god, soprovozhdayushie peremesheniya etih uchastkov na sotni i tysyachi kilometrov za milliony let. Pri stol' medlennyh peremesheniyah sloi litosfery plavno izgibayutsya kak myagkoe, plastichnoe veshestvo. Pri bol'shih nagruzkah na uchastki kory ili uvelichenii skorosti ih dvizheniya proishodyat sil'nye deformacii i razryvy sloev, voznikayut tektonicheskie razlomy, vdol' kotoryh otdel'nye bloki peremeshayutsya otnositel'no sosednih v gorizontal'nom ili vertikal'nom napravleniyah, porozhdaya razlichnye - plastinchatye, skladchatye ili razryvnye tektonicheskie struktury.

Magmatizm i vulkanicheskaya deyatel'nost' - slozhnye processy vozniknoveniya magmy - rasplavlennoi raskalenno-zhidkoi, kipyashei massy veshestva v zonah tektonicheskih razlomov litosfery i, izredka, verhnem sloe mantii na glubine desyatkov kilometrov pod kanalami i treshinami v kore v rezul'tata rezkogo umen'sheniya davleniya vyshelezhashih sloev i dvizheniya magmy i vydelyayushihsya iz nee gazov s temperaturoi do 1000 K k poverhnosti. Magma zemlepodobnyh planet i silikatnyh planetoidov imeet temperaturu do 1000 K i preimushestvenno silikatnyi himicheskii sostav, razdelyayas' po ego osobennostyam na osnovnuyu (bazal'tovuyu) i kisluyu (granitnuyu). Pri izverzhenii magmy na poverhnosti planet voznikayut vulkany; pri vnedrenii magmy po treshinam gornyh porod pri ee ostyvanii voznikayut intruzii s obrazovaniem granitnyh massivov. Magma silikatno-ledyanyh planetoidov predstavlyaet soboi vodnyi rastvor razlichnyh solei i drugih himicheskih soedinenii s temperaturoi do 500 K.

V rezul'tate fiziko-himicheskih processov v nedrah i na poverhnosti planetnyh tel obrazuyutsya odnorodnye veshestva - mineraly. Naibolee rasprostranennymi mineralami v Solnechnoi sisteme yavlyayutsya, veroyatno, vodyanoi led i silikaty, sostavlyayushie 75% massy litosfery Zemli i shiroko rasprostranennye na Lune, Venere, Marse i vhodyashie v sostav kamennyh meteoritov. Imi yavlyayutsya: zhelezomagnezial'nye silikaty - olivin (Mg,Fe)₂SiO₄, polevye shpaty KAlSi₃O₈, zmeeviki H₄Mg₃Si₂O₉, plagioklazy (Na,Ca)AlSi₃O₈, avgit, rogovaya obmanka i t. d. Shiroko rasprostraneny mineraly: galoidy (kvarc SiO₂, korund Al₂O₃, limonit Fe₂O_3´ nH₂O, magnetit Fe₃O₄ i drugie), sul'fidy, karbonaty (dolomit MgCO₃, kal'cit CaCO₃), slyudy, samorodnye elementy i glinistye mineraly. Tysyachi izvestnyh mineralov obrazuyut gornye porody - bazal'ty (sostoyashie iz plagioklazov, avgita, rogovoi obmanki i olivina), granity (kvarc, polevoi shpat, slyuda), diabaz (plagioklaz, avgit), gabbro (plagioklaz, piroksen), gliny, peschanik, kvarcit, gneis (kvarc, slyuda, shpat), slancy i t. d.

Magmaticheskie gornye porody po stroeniyu razdelyayut na polnost'yu kristallicheskie (intruzivnye) i skrytokristallicheskie, obrazovavshiesya na poverhnosti pri izliyaniyah magmy (effuzivnye) porody. V zavisimosti ot himicheskogo sostava vydelyayut tyazhelye, temnye, bogatye okislami zheleza i marganca ul'traosnovnye porody s minimal'nym soderzhaniem kremnezemov SiO₂; osnovnye porody - bazal'ty, soderzhashie mineraly diority, sienity, andezity i trahity; kislye porody - granity, granodiority, liparity, kvarcevye porfiry, soderzhashie kvarc i okis' kremniya SiO₂ (svyshe 50%).

Pod deistviem vysokih temperatur, davlenii i himicheskih reakcii s rastvorami i gazami magmaticheskie i osadochnye porody preobrazuyutsya v metamorficheskie porody - obladayushie kristallicheskoi strukturoi granity, gneisy, kvarcity, slancy i t. d. Pereplavlenie i himicheskoe izmenenie gornyh porod nazyvayut metamorfizmom, yavlyayushimsya odnim iz osnovnyh proyavlenii endogennyh processov.

Osnovnymi proyavleniyami ekzogennyh processov yavlyayutsya pererabotka poverhnosti pri bombardirovke meteoroidami, mehanicheskaya eroziya pod deistviem osadkov i vetra, himicheskoe vzaimodeistvie poverhnosti s gidrosferoi i atmosferoi, v rezul'tate kotoryh proishodit razrushenie i himicheskoe preobrazovanie gornyh porod, perenesenie ryhlyh i rastvorimyh produktov razrusheniya vodoi, vetrom, lednikami s ih otlozheniem i nakopleniem na sushe i dne vodoemov i dal'neishem preobrazovanii v osadochnye gornye porody, zalegayushie v vide plastov i linz.

Osadochnye gornye porody delyatsya po sposobu obrazovaniya na glinistye (obrazovavshiesya pod deistviem kolloidov), oblomochnye, hemogennye (produkt himicheskih processov - zheleznye i margancevye rudy, boksity, dolomity, kamennaya i kaliinaya sol' i t. d.) i biogennye (izvestnyaki, mel, ugol' i, vozmozhno, neft' i gaz).

Rel'ef poverhnosti planetnogo tela zavisit ot togo, kakie processy glavenstvuyut v dannoe vremya: preobladanie endogennyh processov vedet k intensivnomu goroobrazovaniyu, ekzogennyh - k vyravnivaniyu poverhnosti i pereraspredeleniyu produktov razrusheniya gor. Formy megarel'efa (okeany i kontinenty) zanimayut ploshad' svyshe 10³-10⁴ km, formy makrorel'efa (gornye hrebty i uzly, krupneishie plato i doliny rek, vpadiny i glubokie zheloba) zanimayut ploshad' svyshe 10²-10³ km. Tipichnymi, naibolee rasprostranennymi formami rel'efa planet zemnoi gruppy i planetoidov yavlyayutsya:

1. Kontinental'nye bloki i okeanicheskie vpadiny.

2. Gory - obshirnye po ploshadi territorii tektonicheskogo, vulkanicheskogo ili erozionnogo proishozhdeniya so skladchatoi ili skladchato-glybovoi strukturoi i znachitel'nymi perepadami vysot, vozvyshayushiesya na sotni i tysyachi metrov nad srednim urovnem poverhnosti planet. Gornye sistemy predstavlyayut soboi edinye po proishozhdeniyu skladchatye ili sbrosovye, raspolozhennye v opredelennom poryadke sovokupnosti gornyh hrebtov i otdel'nyh vershin.

3. Vulkany i doliny tektonicheskogo proishozhdeniya (razlomy). Naibolee intensivnye processy peremesheniya blokov litosfery, vnedrenie magmy i t. d. proishodyat vdol' osobo moshnyh uzkih razlomov-vpadin dlinoi 10²-10⁴ km i glubinoi do 100 km, nazyvaemyh riftami, na dne kotoryh zalegayut bazal'ty, blizkie po sostavu k mantii planety.

4. Basseiny (morya i okeany) razmerami do 1000 km - okruglye nizmennosti, zapolnennye zastyvshei lavoi, obrazovavshiesya v rezul'tate padeniya planetezimalei v period formirovaniya planetnoi sistemy.

5. Meteoritnye kratery - harakternaya forma rel'efa vseh planetnyh tel, razmerami ot dolei millimetra do soten i tysyach kilometrov.

6. Obrazovaniya, svyazannye s vodnoi, lednikovoi eroziei i vozdeistviem vetrov - rusla rek, polyarnye shapki i t. d.

7. Ravniny - obshirnye, pochti gorizontal'nye uchastki poverhnosti, harakterizuyushiesya malymi (do 200 m) kolebaniyami vysot i uklonami, nahodyashiesya obychno v glubine drevnego kristallicheskogo fundamenta materika (platformy) i obrazuyushiesya v rezul'tate razrusheniya drevnih gor, inogda s posleduyushim polnym zatopleniem ostatkov prezhnego rel'efa moshnymi izliyaniyami magmy iz razlomov kory.

Dalee sleduet izlozhenie materiala ob atmosferah planet:

Atmosfera - smes' gazov, nahodyashihsya v pole tyagoteniya kosmicheskogo tela, kotoroe ona okruzhaet.

Atmosfery - gazovye obolochki planet i krupneishih planetoidov - voznikayut pri postepennoi degazacii kosmicheskih tel - vydelenii gazov v hode vulkanicheskoi deyatel'nosti na vsem protyazhenii ih sushestvovaniya, ili pri katastroficheskoi degazacii vo vremya akkumulyacii planetnogo tela ili pri zahvate gazov neposredstvenno iz protoplanetnogo oblaka.

Atmosfery planet-gigantov obrazuyutsya odnovremenno s planetami i bolee ne izmenyayutsya.

Atmosfery planet zemnoi gruppy izmenyayutsya v hode ih evolyucii.

Atmosfera ustoichiva, esli massa planety , gde k - postoyannaya Bol'cmana, m - massa chastic.

Atmosfera zavisit ot razmerov planety i temperatury ee poverhnosti. Esli uskorenie svobodnogo padeniya , atmosfera ob'ekta budet sil'no razrezhennoi iz-za dicsipacii - uletuchivaniya vneshnih sloev atmosfery v kosmicheskoe prostranstvo v rezul'tate priobreteniya atomami i ionami gazov iz-za ih teplovogo dvizheniya skorostei svyshe II kosmicheskoi skorosti.

Asteroidy i bol'shaya chast' planetoidov pochti lisheny atmosfer ili ih kraine razrezhennye gazovye obolochki podderzhivayutsya za schet nepreryvnogo vydeleniya gazov gornymi porodami.

Komety obladayut peremennoi atmosferoi, voznikayushei pri sublimacii l'da i zamerzshih gazov pri sblizhenii komety s central'nym svetilom (zvezdoi) i sushestvuyushei lish' pri nepreryvnom vydelenii gazov iz yadra.

Teplovoi rezhim atmosfery opredelyaetsya kolichestvom padayushei na planetu luchistoi energii zvezdy (energeticheskoi osveshennosti) za vychetom energii, otrazhaemoi planetoi v kosmicheskoe prostranstvo i zavisit ot rasstoyaniya ot zvezdy do planety i ot sfericheskogo al'bedo planety.

Konvektivnye processy v atmosferah planet sglazhivayut sutochnye kolebaniya temperatur i umen'shayut raznost' temperatur v ekvatorial'nyh i polyarnyh oblastyah. Sil'nye sutochnye kolebaniya temperatur na poverhnosti Merkuriya, Marsa i sputnikov planet ob'yasnyayutsya vysokoi razrezhennost'yu ih atmosfer i nizkoi teploemkost'yu grunta.

Istochnikom atmosfernyh techenii yavlyaetsya otsutstvie ravnovesiya mezhdu postupleniem i otdachei energii v raznyh raionah planety. Atmosfernye massy na ekvatore nagrevayutsya, podnimayutsya vverh, uhodyat v storonu polyusov i zameshayutsya bolee holodnymi massami iz oblasti vysokih shirot. Vrashenie planety otklonyaet atmosfernye potoki ot meridional'nogo napravleniya; sistema vetrov zavisit ot perioda vrasheniya planety vokrug osi i vokrug zvezdy. Atmosfery planet mozhno sravnit' s teplovymi mashinami s KPD £ 5 % (dlya Zemli - 1,2%), v kotoryh nagrevatelem yavlyayutsya raiony ekvatora, holodil'nikami - polyusa planet.

Na teplovoi rezhim atmosfer okazyvaet vliyanie nalichie ili otsutstvie v nih aerozolei (dymki) i oblakov. Pyl', podnyataya v bol'shom kolichestve s poverhnosti planety v verhnie sloi ee atmosfery, delaet ee neprozrachnoi, vyzyvaya moshnoe, na desyatki kel'vin, ohlazhdenie poverhnosti planety. Oblaka v atmosferah planet sostoyat iz mel'chaishih zhidkih kapelek H₂O, NH₃, CH₄, H₂SO₄ i t. d. ili tverdyh chastic l'da i kristallov NH₃, SN₄ i t. d.; pri ih obrazovanii v atmosferah vydelyaetsya ili pogloshaetsya teplota.

Himicheskii sostav atmosfery mozhet byt' prichinoi parnikovogo effekta - povysheniya temperatury vnutrennih sloev atmosfery i poverhnosti planety vsledstvie bol'shei prozrachnosti atmosfery dlya opticheskogo izlucheniya zvezdy, prihodyashego iz kosmosa i nagrevayushego planetu, nezheli dlya teplovogo infrakrasnogo, uhodyashego v kosmos izlucheniya samoi planety.

Parnikovyi effekt tem moshnee, chem plotnee atmosfera, chem vyshe atmosfernoe davlenie u poverhnosti planety i chem vyshe koncentraciya sposobnyh pogloshat' infrakrasnoe izluchenie molekul SO₂, N₂O, SO₂, NH₃ i drugih.

Vertikal'naya struktura (stroenie) atmosfer planet opredelyaetsya siloi tyagoteniya, temperaturoi i himicheskim sostavom atmosfer. Izmenenie davleniya opisyvaetsya barometricheskoi formuloi: , gde m - srednyaya molyarnaya massa smesi atmosfernyh gazov, e - osnovanie natural'nyh logarifmov, r₀ - davlenie u poverhnosti planety, R - universal'naya gazovaya postoyannaya.

Peremeshivanie gazov vedet k ustanovleniyu edinoi shkaly vysot.

Vneshnei chast'yu atmosfer vseh planet yavlyayutsya vodorodnye korony. Nizhe raspolagaetsya ionosfera (termosfera) - oblast' verhnih sloev atmosfery, goryachaya vsledstvie nagrevaniya i ionizacii ul'trafioletovym izlucheniem zvezdy. Nizhe raspolagaetsya mezosfera (mezostratosfera) - oblast', v kotoroi temperatura atmosfery pochti ne izmenyaetsya. Nizhnyaya chast' atmosfery - troposfera - polnost'yu ili chastichno neprozrachna dlya teplovogo izlucheniya poverhnosti planety. Granica mezhdu troposferoi i mezosferoi nazyvaetsya tropopauzoi.

Vtoraya (bol'shaya) polovina uroka posvyashena izlozheniyu materiala o Zemle, kak tipichnom i naibolee issledovannom predstavitele klassa planet:

Zemlya - tret'ya planeta Solnechnoi sistemy, obladayushaya yarko vyrazhennym differencirovannym vnutrennim stroeniem, gidrosferoi i atmosferoi, edinstvennaya izvestnaya planeta s biosferoi i civilizaciei razumnyh sushestv - chelovechestvom.

Massa Zemli 5,972× 10²⁴ kg, srednii radius 6371 km, srednyaya plotnost' 5510 kg/m³. Vozrast Zemli po dannym radioizotopnogo metoda i astronomicheskih issledovanii blizok k 4,5 milliardam let.

Himicheskii sostav Zemli v celom: zhelezo - 39,9 %, kislorod - 27,7 %, kremnii - 14,5%, uglerod - 0,04 % (vsego 88 elementov).

Nedra Zemli, kak naibolee massivnoi iz planet zemnoi gruppy Solnechnoi sistemy, otlichayutsya naibol'shei stepen'yu differencirovannosti veshestva i naibol'shei intensivnost'yu processov gravitacionnoi differenciacii. Evolyuciya zemnyh nedr prodolzhaetsya v nastoyashee vremya. Teplovaya energiya Zemli sostavlyaet okolo 1,3× 10²⁷ Dzh. Teplovoi potok iz nedr sostavlyaet 6,3× 10^-6 Vt/sm² - 3,23 × 10¹³ Vt dlya vsego zemnogo shara iz nih okolo 1,1× 10¹³ Vt vydelyaetsya vdol' osi sredinno-okeanicheskih hrebtov i okolo 0,3× 10¹² Vt - v raionah aktivnogo vulkanizma.

Soglasno bol'shinstvu fizicheskih modelei, podtverzhdennyh dannymi geofizicheskih issledovanii, Zemlya obladaet vnutrennim yadrom radiusom okolo 1221 km, sostoyashim iz neskol'kih tverdyh sloev zheleza s razlichnoi stepen'yu orientacii kristallov, okruzhennym vneshnim zhidkim yadrom tolshinoi 2225 km. Predpolagaetsya, chto ono sostoit iz splavov zheleza (89 %), nikelya (7 %), sul'fida zheleza FeS (4 %) i drugih metallov i tyazhelyh himicheskih elementov i sootvetstvuet po sostavu zheleznym meteoritam. Temperatura v centre Zemli 6300K, davlenie 3,6× 10¹¹ Pa, plotnost' veshestva 13000 kg/m³.

Vrashenie Zemli razdelyaet bar'erom cilindricheskoi formy zhidkosti vneshnego yadra na 2 raznye oblasti - vnutrennyuyu, s tverdym yadrom i raskalennymi rasplavami v polyarnyh oblastyah, i bolee holodnuyu vneshnyuyu. Nasyshennaya zhelezom zhidkost' vnutri cilindra vrashaetsya podobno vozdushnym potokam ciklona, priobretaya shodnuyu s nim strukturu, i generiruet magnitnoe pole planety, uskoryaya vrashenie vnutrennego yadra Zemli. Ono zamedlyaet svoe vrashenie v rezul'tate prilivnogo deistviya Luny medlennee, chem vse ostal'nye zemnye obolochki, i skorost' ego vrasheniya neskol'ko vyshe skorosti vrasheniya planety (na 1 oborot v 1000 let). V osnovnom ob'eme yadra i v pripoverhnostnyh sloyah proishodyat kolebatel'nye processy s periodami 300-1000 let i 20-120 let.

Ris. 10. Vnutrennee stroenie Zemli: 1. Vnutrennee yadro. 2. Vneshnee yadro. 2. Mantiya nizhnyaya. 4. Mantiya srednyaya. 5. Mantiya verhnyaya. 6.Litosfera (kora). 7. Mantiinyi plyum.

Mantiya obshei tolshinoi 2900 km razdelyaetsya na nizhnyuyu (2037 km), srednyuyu (600 km) i verhnyuyu (250 km), na granicah kotoryh proishodyat skachkoobraznye izmeneniya v fiziko-himicheskih harakteristikah veshestva, nahodyashegosya v poluzhidkom (vyazkom) sostoyanii. Predpolagaetsya, chto mantiya sostoit v osnovnom iz okislov kremniya, magniya i zheleza, sootvetstvuyushego po sostavu zhelezokamennym meteoritam. Temperatura i davlenie vnutri mantii izmenyayutsya ot r = 1,3× 10¹¹ Pa pri T = 4300 K na granice s yadrom, do r = 1,4× 10¹⁰ Pa pri T = 800 K na granice s litosferoi.

Yadro i mantiya sosredotachivayut v sebe okolo 99,6 % massy planety; litosfera - 0,375 %; atmosfera - 0,0001 % i biosfera okolo 0,0000003 %.

Ot granic zemnogo yadra, s glubin 2900 km do litosfery mantiyu pronizyvayut naskvoz' mantiinye plyumy ("per'ya") – stolby raskalennogo veshestva diametrom 150-200 km i temperaturoi na 200-300 K goryachee okruzhayushei sredy. Oni perenosyat k poverhnosti Zemli teplovuyu energiyu, vydelyayushuyusya v yadre planety. "Mantiinyi veter" – dvizhenie rasplavlennyh porod pod vliyaniem konvekcii veshestva – otklonyaet plyumy ot vertikali. V verhnei mantii plyumy razvetvlyayutsya; nad nimi proishodyat intensivnye tektonicheskie i vulkanicheskie processy.

Litosfera (kora) imeet tolshinu 4-6 km pod okeanami i 30-70 km pod materikami. Srednii uroven' zemnoi kory - 2430 km. V stroenii litosfery Zemli vydelyayut 3 sloya: osadochnyh gornyh porod (10-15 km), granitov pod materikami i, pod nimi, plotnyh bazal'tov. Plotnost' litosfery 2,8 g/sm³.

Srednii himicheskii sostav litosfery: kislorod - 49,4 %, kremnii - 25,8 %, alyuminii - 7,5 %, zhelezo - 4,7 %, - uglerod - 0,087%. Sostav kontinental'noi kory neskol'ko inoi: kisloroda - 45,2 %; kremniya - 27,2%; alyuminiya - 8,0 %; zheleza - 5,6 %; kal'ciya - 5,1 %; magniya - 2,8 %; natriya - 2,3 %; kaliya - 1,7 %; titana - 0,9%; ostal'nyh elementov okolo 1 %.

Soglasno teorii Yu.V. Barkina, vse obolochki Zemli obladayut ekscentrichnost'yu i otnositel'noi podvizhnost'yu. Ih centry mass ne sovpadayut. Obolochki ispytyvayut periodicheskie kolebaniya v rezul'tate deistviya vnutrennih i vneshnih kosmicheskih faktorov (vozmushayushego deistviya Solnca, Luny i planet). Sledstviyami yavlyaetsya predpolagaemoe smeshenie centra mass Zemli so skorost'yu 6,47 sm v vek i mnogoobraznye moshnye geodinamicheskie i geofizicheskie processy (aktivnost' mantiinyh plyumov, seismichnost', vulkanizm, goroobrazovatel'nye processy, podnyatiya i opuskaniya sushi i t.d.)

Otdel'nye chasti (bloki) litosfery smeshayutsya nezavisimo drug ot druga za milliony let na sotni i tysyachi kilometrov. V zonah razlomov mezh plit formiruetsya novaya okeanskaya kora. Na uchastkah opuskaniya litosfernye plity pogruzhayutsya v mantiyu na glubinu do 660 km.

V kachestve strukturnyh elementov kory vydelyayut: geosinklinali - tektonicheski aktivnye, otlichayushiesya vysokoi seismichnost'yu i vulkanizmom, protyanuvshiesya na desyatki tysyach kilometrov uchastki litosfery, na kotoryh vnachale voznikayut i razvivayutsya global'nye progiby - opuskaniya sushi s obrazovaniem morei, smenyayushiesya moshnymi podnyatiyami sushi s obrazovaniem gor; so vremenem tektonicheskaya aktivnost' umen'shaetsya, gory postepenno razrushayutsya, stanovyatsya ravninami, i geosinklinali prevrashayutsya v platformy - krupnye, do milliona km², glyby zemnoi litosfery, fundament kotoryh obrazuyut sil'no smyatye v skladki magmaticheskie, metamorfizirovannye i granitnye porody, prikrytye sverhu 3-4 kilometrovym "chehlom" osadochnyh porod. Rel'ef platformy sostavlyayut obshirnye ravniny i otdel'nye gornye hrebty; rel'ef geosinklinalei - cepi skladchatyh gornyh sooruzhenii. Geosinklinali i platformy razdelyayutsya slozhnymi po stroeniyu, zapolnennymi osadochnymi porodami kraevymi progibami po krayam materikov i zhelobami na dne okeanov.

Yadrom kazhdogo materika yavlyaetsya odna ili neskol'ko drevnih platform, okaimlennyh gornymi hrebtami.

V nastoyashee vremya na poverhnosti Zemli vydelyayut 6 krupnyh massivov zemnoi kory - kontinentov, vystupayushih nad urovnem Mirovogo okeana: Evraziyu (55 mln. km²), Afriku (30 mln. km²), Severnuyu Ameriku (24 mln. km²), Yuzhnuyu Ameriku (18 mln. km²), Antarktidu (14 mln. km²) i Avstraliyu (8,5 mln. km²).

Zagadkami zemnogo rel'efa ostayutsya neravnomernost' raspredeleniya materikov i okeanov na poverhnosti planety i nekotoraya stupenchatost' vertikal'nogo stroeniya: preobladanie vysot ot 0 do 1 km na sushe i glubin ot 4 do 5 km v okeanah.

Istoricheski slozhivshiesya podrazdeleniya sushi zemnogo shara, vklyuchayushie tot ili inoi materik ili ego chast' s raspolozhennymi vblizi ostrovami nazyvayut chastyami sveta. Vydelyayut: Evropu, Aziyu, Afriku, Avstraliyu s Okeaniei, Ameriku i Antarktidu.

Zemlya obladaet obshirnoi vodnoi obolochkoi - gidrosferoi, massoi 1,44× 10²³ kg (0,024 MÅ ) i ob'emom 1,616× 10¹¹ km³, vklyuchayushei v sebya vse vzaimosvyazannye, nahodyashiesya v postoyannom krugooborote podzemnye vody, vody sushi, rek i ozer (0,65 %), morei i okeanov (97,2 %), vodyanoi par atmosfery i zapasy snega i l'da (2,15 %). Ledniki i vechnye snega zanimayut ploshad' 14000 km²; vnutrikontinental'nye vodoemy 2000 km². Obshii zapas energii vody na Zemle ogromen: v Evrope i Azii - 1,08× 10¹² Vt, v Severnoi Amerike 3,1× 10¹¹ Vt i v Afrike 7,8× 10¹¹ Vt. Energiya prilivov sostavlyaet okolo 2,7× 10¹² Vt.

Mirovoi Okean ob'edinyaet 4 krupneishih okeana: Tihii, Atlanticheskii, Indiiskii i Severno-Ledovityi, obshei ploshad'yu 361 mln. km², i vse morya - chasti okeanov, vdayushiesya v sushu i otdelennye ot nee ostrovami, poluostrovami ili podvodnymi hrebtami. Srednyaya glubina Mirovogo Okeana 3704 m, naibol'shaya 11022 m (Marianskaya vpadina). Dno morei i okeanov imeet slozhnyi, hotya i menee raschlenennyi, nezheli susha, rel'ef, v kotorom vydelyayut:

1. Shel'f - melkovodnuyu materikovuyu otmel', ravninu glubinoi do 500 m i shirinoi do 1500 m, zanimayushuyu 8 % ploshadi Mirovogo Okeana. Dno shel'fa skryvaet ogromnye zapasy poleznyh iskopaemyh osadochnogo proishozhdeniya (nefti, gaza i t. d.).

2. Materikovaya otmel' obladaet krutymi stupenchatymi sklonami; na glubine do 3-5 km, na dne, - gory, kan'ony, kotloviny, v kotoryh zalegayut kolossal'nye zapasy zhelezo-margancevyh polimetallicheskih rud (12 % ploshadi okeanov).

3. Abissal' - lozhe okeana na glubine 8-10 km (80 % ploshadi), raschlenennoe na krupnye kotloviny i vpadiny moshnymi podvodnymi hrebtami dlinoi do 6000 km, shirinoi do 400 km i vysotoi v neskol'ko kilometrov (vysochaishie vershiny vystupayut nad vodoi vulkanicheskimi ostrovami). Vdol' i poperek hrebtov lezhat razlomy - rifty, na dne kotoryh zalegayut bazal'ty, shozhie po sostavu s porodami mantii.

Morskaya voda predstavlyaet soboi rastvor 44 himicheskih soedinenii: povarennoi soli NaCl, magnievoi soli MgCl, gazov SO₂, O₂, N₂ i t. d. Srednyaya solenost' vody 3,5 %. Davlenie vozrastaet s glubinoi na 0,1 atm/m. Temperatura zavisit ot shiroty mestnosti, techenii, vremeni goda i t. d., izmenyayas' ot -2œ S do 35œ S; na glubine 350 m ona postoyanna v techenie goda; na glubine svyshe 3 km pochti povsyudu ravna 2-3œ S. Neizmennost' solevogo sostava vody na bol'shih glubinah svidetel'stvuet o postoyannom peremeshivanii vseh vod Mirovogo Okeana.

Gidrosfera akkumuliruet i pereraspredelyaet solnechnoe teplo. V raione ekvatora voda, sogrevayas', podnimaetsya iz glubin i raznositsya morskimi techeniyami shirinoi ot 10 do 100 km i glubinoi do 1 km, so srednei skorost'yu dvizheniya 2-3 km/ch, v umerennye shiroty i dalee, k polyusam, gde ostyvaet, stanovitsya plotnee i opuskaetsya vniz. Vrashenie planety otklonyaet techeniya do 45⁰ vpravo v Severnom, vlevo - v Yuzhnom polushariyah. Processy v gidrosfere nahodyatsya v slozhnom vzaimodeistvii s processami v atmosfere i litosfere Zemli i naryadu v nimi formiruyut klimat i pogodu: tak, morskie techeniya vyzyvayutsya postoyanno duyushimi v odnom napravlenii vetrami - passatami, naklonom urovnya morya i t. d.; uchastki okeanov, v kotoryh net techenii, nahodyatsya v zonah naibol'shego atmosfernogo davleniya; prilivy tormozyat vrashenie Zemli vokrug osi i t. d. Energiya techenii ogromna: tak, energiya Gol'fstrima sostavlyaet 2,2× 10¹⁴ Vt.

Zemlya poluchaet lish' 1/2000000000 chast' solnechnoi energii. Na 1 m² ploshadki, perpendikulyarnoi padeniyu solnechnyh luchei za predelami zemnoi atmosfery, padaet 1,36 kVt solnechnoi energii. Iz nee 1 % "zhestkogo" ul'trafioletovogo izlucheniya pogloshaetsya molekulami gazov na vysote svyshe 100 km, eshe 3 % "myagkogo" ul'trafioletovogo izlucheniya pogloshaetsya ozonom O₃ i 4 % teplovogo izlucheniya pogloshaetsya vodyanymi parami v troposfere. V prizemnye sloi vozduha popadaet 92 % opticheskogo solnechnogo izlucheniya s dlinoi voln 290-2400× 10^-9 m. 45 % izlucheniya rasseivaetsya molekulami vozduha i pridaet nebu goluboi cvet. 47 % dostigaet poverhnosti Zemli, no 7 % otrazhaetsya eyu obratno. Poverhnost' Zemli pogloshaet 40 % padayushei na nee energii solnechnyh luchei i eshe 8 % iz predvaritel'no rasseyannyh v atmosfere (ris. 11).

Ris. 11. Shema teplovogo balansa Zemli

Za milliardy let sushestvovaniya Zemli ustanovilos' ravnovesie, pri kotorom Zemlya izluchaet v kosmos to zhe kolichestvo energii, chto i poluchaet ot Solnca, no v osnovnom v infrakrasnom (teplovom) diapazone dlin voln s maksimumom vblizi 8,6× 10^-6 m, aktivno pogloshaemom molekulami vodyanogo para i uglekislogo gaza. Poetomu dazhe neznachitel'nye kolebaniya v koncentracii etih gazov v atmosfere okazyvayut ogromnoe vliyanie na teplovoi balans Zemli i formirovanie klimata.

Blagodarya parnikovomu effektu srednyaya temperatura Zemli na 40 K vyshe effektivnoi temperatury, obuslovlennoi potokom solnechnoi energii i teplovym izlucheniem Zemli. Bez parnikovogo effekta v atmosfere temperatura na poverhnosti Zemli sostavlyala by okolo -24⁰S i zhizn' stala by nevozmozhnoi. Parnikovyi effekt sglazhivaet sutochnye perepady temperatur do 15 K.

Razlichie v teploemkosti vody i gornyh porod vedet k tomu, chto zimoi okean teplee sushi, a letom - naoborot, chto porozhdaet moshnye ustoichivye vozdushnye potoki - mussony, duyushie v nizhnih sloyah troposfery mezhdu oblastyami vysokogo davleniya na shirotah 30œ -35œ severnogo i yuzhnogo polusharii v predelah osnovnyh sezonov goda: zimoi vozduh perenositsya s materikov, gde pri ponizhenii temperatury rastet atmosfernoe davlenie, v okean; letom veter duet s okeana na materik, nad kotorym pri povyshenii temperatury atmosfernoe davlenie snizhaetsya.

Ris. 12. Stroenie i fizicheskie harakteristiki atmosfery Zemli

Na granice razdela teplyh i holodnyh vozdushnyh mass raznost' temperatur privodit k obrazovaniyu turbulentnyh potokov, zavihrenii vozduha. V oblasti ponizhennogo davleniya bolee teplyi vozduh podnimaetsya, stremitsya k ee centru, zakruchivayas' protiv chasovoi strelki, i otklonyaetsya v severnom polusharii vpravo, a v yuzhnom - vlevo. Tak voznikayut ciklony. V oblastyah povyshennogo davleniya vozduh rastekaetsya ot centra k krayam, zakruchivayas' po chasovoi strelke, porozhdaya anticiklon.

Razmery etih atmosfernyh obrazovanii dostigayut 1-2 tysyach kilometrov, vysota ot 2 do 20 km, raznost' davlenii ot centra k periferii 3-30× 10³ Pa, skorost' vetra 30-40 km/ch. Vremya sushestvovaniya ciklona zavisit ot skorosti vytesneniya teplovogo vozduha iz voronki i dostigaet neskol'kih sutok; anticiklony bolee ustoichivy. Ciklony voznikayut i razvivayutsya v osnovnom nad okeanami, anticiklony - nad materikami. Oni prinosyat letom zharkuyu, zimoi - moroznuyu bezoblachnuyu pogodu; ciklony prinosyat dozhdi i nenast'e, snegopady zimoi. Obshii zapas energii vetra na Zemle sostavlyaet 10¹⁵ Vt.

Mnogoletnii rezhim pogody - klimat -harakternaya dlya dannoi mestnosti sovokupnost' posledovatel'nyh smen sostoyanii pogody za desyatki let, obuslovlivaemaya vzaimodeistviem atmosfery, gidrosfery i poverhnosti Zemli. V chisle osnovnyh klimatoobrazuyushih faktorov vydelyayut:

1. Fizicheskie (vrashenie Zemli vokrug Solnca; vrashenie Zemli vokrug osi, postoyanstvo i velichina naklona zemnoi osi; teplovoi balans, fizicheskie harakteristiki, sostav i dinamika atmosfery, dinamika gidrosfery i t. d.).

2. Geograficheskie (shirota mestnosti, vysota nad urovnem morya, rasstoyanie do beregovoi linii okeana (materika), rel'ef mestnosti i t. d.).

Sushestvuet mnogo razlichnyh klassifikacii klimata.

Ris. 13. Sistema obshei cirkulyacii zemnoi atmosfery: a, b – zony vysokogo (1, 3) i nizkogo (2, 4) davlenii v – shema cirkulyacii potokov vozduha v razlichnyh zonah

V osnove odnoi iz naibolee shiroko rasprostranennyh lezhat tipy i peremesheniya vozdushnyh mass. Vydelyayut klimaticheskie poyasa, v kotoryh v techenie goda gospodstvuyut vozdushnye massy odnogo tipa: ekvatorial'nyi, dva tropicheskih, dva umerennyh, subarkticheskii i subantarkticheskii. V kazhdom iz nih v meridional'nom napravlenii vydelyayut materikovyi (kontinental'nyi), okeanicheskii (morskoi), zapadno- i vostochno-poberezhnyi klimat.

Umerennyi klimat harakteren dlya shirot ot ± 40⁰-45⁰ do polyarnogo kruga, s temperaturami ot +10⁰S do +25⁰C letom i ot +4⁰S -+8⁰S do -40⁰S - -50⁰S zimoi, s godovymi osadkami ot 1000 do 3500 mm po okrainam materikov i do 100-300 mm v ih glubine.

Morskoi klimat formiruetsya pod vliyaniem blizkogo okeana i pri vozdeistvii morskih vozdushnyh mass, rasprostranyaetsya na pribrezhnuyu chast' sushi i harakterizuetsya sravnitel'no maloi amplitudoi temperatur vozduha v techenie sutok i po sezonam, prohladnym letom i teploi zimoi, obiliem osadkov, bol'shoi oblachnost'yu.

Kontinental'nyi klimat formiruetsya pod vliyaniem kontinental'nyh vozdushnyh mass, otlichaetsya bol'shoi amplitudoi sutochnyh i godovyh temperatur, sravnitel'no nebol'shim kolichestvom osadkov i rezkoi vyrazhennost'yu vremen goda, vozrastaet vglub' materikov.

Poberezhnyi (mussonnyi) klimat harakteren smenoi ustoichivyh vetrov po sezonam goda i formiruetsya pod deistviem mussonov.

Zemlya obladaet magnitnym polem napryazhennost'yu 5× 10^-5 Tl i induktivnost'yu 0,31 Gs, shodnym po strukture s polem odnorodnogo namagnichennogo shara - sfericheskogo magnita, os' kotorogo naklonena k osi vrasheniya Zemli na 11,5œ . Severnyi magnitnyi polyus Zemli raspolozhen v ee yuzhnom polusharii i imeet koordinaty: j = 78,6œ , l = 70,1œ W. Yuzhnyi polyus raspolozhen v severnom polusharii: j = 78,6œ , l = -10œ E. Zamechatel'noi sposobnost'yu geomagnitnogo polya yavlyaetsya izmenchivost' velichiny induktivnosti i napryazhennosti, i dreif magnitnyh polyusov po zemnoi poverhnosti: oni mogut dazhe menyat'sya mestami.

Sovremennye teorii geomagnetizma upodoblyayut Zemlyu dinamo-mashine s samovozbuzhdeniem, ishodya iz predpolozheniya, chto magnitnoe pole Zemli sozdaetsya i podderzhivaetsya za schet vrasheniya vneshnego yadra planety. Process generacii geomagnitnogo polya ostaetsya neizmennym na protyazhenii 250 mln. let.

Ris. 14. Silovye linii nevozmushennogo magnitnogo polya Zemli. Magnitosfera Zemli. Dvizhenie zaryazhennyh chastic (elektronov) vdol' silovyh linii magnitnogo polya v radiacionnyh poyasah Zemli

Magnitnoe pole planety s razmerami 9-11 RÅ (do 6,38× 10⁶ m), obtekaemoe v kosmose solnechnym vetrom, nazyvaetsya magnitosferoi. Popadayushie vnutr' magnitosfery zaryazhennye chasticy potokov solnechnogo vetra (elektrony i protony) plotnost'yu 10⁸ chastic/sm² so skorostyami 400-1000 km/s i elektrony, izluchaemye magnitosferoi Yupitera, zahvatyvayutsya magnitnym polem Zemli i nachinayut dvigat'sya po vintoobraznym traektoriyam vokrug silovyh linii magnitnogo polya, obrazuya radiacionnye poyasa.

Vnutrennyaya chast' poyasov prostiraetsya na vysotu 500 km nad polyusami i ot 2400 do 5600 km nad ekvatorom i sostoit iz elektronov i protonov; vneshnyaya chast' poyasov raspolagaetsya mezhdu vysotami 6000-20000 km i sostoit iz elektronov, obladayushih eshe bol'shei energiei. Uvelichenie skorosti chastic solnechnogo vetra na 100 km/s vedet k deformacii (progibaniyu) magnitosfery Zemli na 15 - 20 %, energiya zahvachennyh elektronov vozrastaet v 10000 raz!

Esli by u Zemli otsutstvovala magnitosfera, kosmicheskaya radiaciya ubila by na nei vse zhivoe. Odnako bol'shaya chast' kosmicheskih luchei otklonyaetsya magnitnym polem Zemli, a chast' zahvatyvaetsya, i lish' naibolee energichnye chasticy dostigayut verhnih sloev atmosfery, v osnovnom v oblasti zemnyh polyusov, i vyzyvayut svechenie razrezhennyh gazov - polyarnye siyaniya; pri etom vydelyaetsya energiya do 2× 10¹² Vt, prevyshayushuyu moshnost' vseh elektrostancii Zemli.

Material o magnitnom pole i radiacionnyh poyasah Zemli tesno svyazan s problemami kosmichesko-zemnyh, v chastnosti, solnechno-zemnyh svyazei.

Kosmicheskie ob'ekty i kosmicheskie processy okazyvayut moshnoe vliyanie na vse prirodnye obolochki Zemli i evolyuciyu planety.

Nauka o Zemle kak edinoi, celostnoi, otkrytoi, samorazvivayusheisya i chastichno samoreguliruyusheisya sisteme vzaimodeistvuyushih prirodnyh obolochek - geosfer, nazyvaetsya geonomiei. Geonomiya organichno ob'edinyaet v sebe geografiyu, geologiyu, geofiziku, geohimiyu i ekologiyu. U istokov etoi nauki stoyali A. Gumbol'dt, E. Zyuss, N. Ya. Grot, V. i. Vernadskii, A. A. Grigor'ev, S. V. Kolesnik i drugie znamenitye uchenye.

Analiz hronologii krupneishih tektonicheskih, gidrosfernyh, atmosferno-klimaticheskih i biologicheskih "sobytii" istorii Zemli pozvolyaet sozdat' edinyi global'nyi kalendar' na osnove ponyatiya "galakticheskogo goda" - promezhutka vremeni, v techenie kotorogo Solnechnaya sistema delaet odin polnyi oborot vokrug centra Galaktiki. S momenta vozniknoveniya Zemli proshel 21 galakticheskii god, 5 millionov let nazad Zemlya "otmetila" nachalo novogo, 22-go goda. T_G » 215 millionov let.

Naibol'shee periodicheskoe vozdeistvie kosmicheskih processov na zemnuyu mantiyu, koru i magnitnoe pole Zemli proishodit na granice sosedstvuyushih galakticheskih let: v kanun "Novogo goda" i na granicah mezhdu "sezonami" ("vremenami goda") prodolzhitel'nost'yu 30, 50, 85 i 50 millionov let, pri prohozhdenii Solnechnoi sistemy skvoz' galakticheskie spiral'nye rukava. V hode pervogo cikla proishodit global'noe poholodanie, obshee podnyatie materikov i usilenie seismicheskoi i vulkanicheskoi aktivnosti; v hode tret'ego - global'noe poteplenie, stolknovenie litosfernyh plit, kolebatel'nye dvizheniya ustoichivyh blokov kory; vtoroi i chetvertyi cikly nosyat promezhutochnyi harakter; smena ciklov soprovozhdaetsya izmeneniem polyarnosti i 5-7-kratnymi kolebaniyami napryazhennosti magnitnogo polya planety. Na protyazhenii poslednih 76 millionov let mesta i polyarnost' magnitnyh polyusov Zemli i napryazhennost' i drugie harakteristiki geomagnitnogo polya izmenyalis' 171 raz.

Mezhdu inversiyami geomagnitnogo polya i poyavleniem novyh vidov zhivotnyh i rastenii i, veroyatno, klimaticheskimi izmeneniyami sushestvuet chetkaya korrelyaciya, obuslovlennaya znachitel'nymi kolebaniyami urovnya obluchennosti poverhnosti Zemli kosmicheskimi luchami vo vremya inversii geomagnitnogo polya i v promezhutochnyi period.

Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka:

1. Horoshim al'ternativnym variantom metodiki provedeniya uroka yavlyaetsya uchebnyi seminar prodolzhitel'nost'yu do 60 minut, v hode kotorogo ucheniki vystupayut s prodolzhitel'nymi dokladami (7-10 minut), kratkimi dokladami (do 5 minut) i soobsheniyami (2-3 minuty) na temu:

1. Vnutrennee stroenie planet-gigantov (kratkii doklad).
2. Vnutrennee stroenie zemlepodobnyh planet (kratkii doklad).
3. Svet planet: o vydelenii energii v nedrah planet i ih sobstvennom teplovom i radioizluchenii (soobshenie).
4. Osnovnye formy rel'efa planet (kratkii doklad).
5. Atmosfery planet (kratkii doklad).
6. Zemlya kak planeta Solnechnoi sistemy: osnovnye fizicheskie harakteristiki Zemli (kratkii doklad ili soobshenie).
7. Vnutrennee stroenie Zemli (kratkii doklad).
8. Lik Zemli: osnovnye formy rel'efa, dvizhenie kontinentov, pod'em i opuskanie sushi, tektonicheskie i vulkanicheskie processy (odin prodolzhitel'nyi ili 2 kratkih doklada).
9. Teplovoi balans Zemli (kratkii doklad).
10. Gidrosfera Zemli (soobshenie).
11. Atmosfera Zemli (kratkii doklad).
12. Klimat (kratkii doklad).
13. Magnitnoe pole Zemli: magnitosfera, radiacionnye poyasah i ih rol' v sushestvovanii i razvitii zhizni na planete (kratkii doklad).

Uchitel' zaranee, za 2 nedeli do uroka sostavlyaet ego plan, soobshaet o teme predstoyashego zanyatiya uchenikam, naznachaet vystupayushih - luchshe vsego po zhelaniyu samih uchashihsya, prichem odnu i tu zhe temu doklada mozhet razrabatyvat' v ramkah svoeobraznogo konkursa "na luchshii doklad i dokladchika" srazu neskol'ko chelovek, rekomenduet spisok literatury, v kotoryi zhelatel'no vklyuchit' knigi iz spiska, privedennogo na s. .

Provodit neskol'ko konsul'tacii. Uchenikam rekomenduyut soprovodit' doklad sootvetstvuyushimi sredstvami naglyadnosti, kotorye oni mogut po dogovorennosti s uchitelyami i laborantami zaimstvovat' iz kabinetov prirodovedeniya, fiziki i geografii (tablicy i plakaty, otrazhayushie vnutrennee stroenie Zemli, ee atmosfery i gidrosfery, mulyazhi osnovnyh form rel'efa, geograficheskie karty, globus, obrazcy gornyh porod i mineralov i t.d.).

Sleduet pooshryat' vozniknovenie diskussii, vyskazyvanie zamechanii i dopolnenii k dokladam. V konce zanyatiya dolzhen uchitel' kratko prokommentirovat' vystupleniya, obobshit' material dokladov uchashihsya, sdelat' vyvod (v "sil'nyh" klassah k etomu nado sklonyat' samih uchenikov).

Shirokoe ispol'zovanie mezhpredmetnyh svyazei pozvolyaet privlech' k uchastiyu v organizacii uroka uchitelei geografii: seminar takim obrazom stanovitsya mezhpredmetnym, voznikaet dopolnitel'naya vozmozhnost' povtoreniya i zakrepleniya znanii, priobretennyh v osnovnoi shkole. Mozhno predlozhit' luchshim dokladchikam vystupit' s sootvetstvuyushim obrazom pererabotannymi dokladami v nachal'nom zvene, na urokah prirodovedeniya i estestvoznaniya i v srednem zvene na urokah fizicheskoi geografii i fiziki.

2. Po mneniyu V.V. Radzievskogo [243], pri izuchenii dannogo materiala posle punkta "Zemlya – planeta, ee atmosfera" polezno vklyuchit' voprosy "Rol' troposfery v formirovanii pogody. Ciklony i anticiklony, elementy sinoptiki" kak imeyushie ogromnoe prakticheskoe znachenie dlya sel'skogo hozyaistva, morskoi i vozdushnoi navigacii.

3. V.B. Drozdov predlagaet ispol'zovat' dlya zakrepleniya materiala "Zadachi s astronomicheskim i geofizicheskim soderzhaniem" [55]; neobhodimye dopolnitel'nye dannye ucheniki dolzhny naiti sami v uchebnoi i spravochnoi literature:

1. Vychislit': a) massu atmosfery Zemli i chislo molekul v nei; b) massu vody, soderzhasheisya v zemnoi atmosfere (pri T = 288 K) (Otvet: t.k. ,  = 5,16× 10¹⁸ kg; N = 10⁴⁴; , pri h<< R  m » 4pR²hr , m = 9× 10¹⁶ kg).

2. Opredelite elektricheskii zaryad Zemli, esli napryazhennost' elektricheskogo polya vblizi ee poverhnosti v srednem ravna 100 V/m (Otvet: 4,5× 10⁵ Kl).

No naibolee interesen variant dopolnitel'nogo vneklassnogo zanyatiya na temu "Istoriya Zemli"

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha

Sm. takzhe: Illyuziya odinakovyh cvetov Ochnye kursy dopolnitel'nogo obrazovaniya "Astronomiya v sovremennoi shkole" Zagadochnye zelenye pyatna v oblakah Asteroidno-kometnaya opasnost' – grozit li nam "Armageddon" ? Lektorii Planetariya otkryvaet dveri Syfy Poehali Party v Politehnicheskom muzee Issledovanie komety 2010 goda po nablyudeniyam s kosmicheskoi orbital'noi observatorii SOHO. Vse publikacii na tu zhe temu >>