Сучасні уявлення про географічну оболонку, її межі, склад та вертикальну будову. Джерела енергії процесів у географічній оболонці.

Цілі заняття:

освітня: систематизувати знання  про географічну оболонку як об’єкт географічної науки та фокус-середовище людства, узагальнити розуміння закономірностей географічної оболонки задля розуміння адекватної стратегії існування і розвитку людства, сформувати поняття антропосфери.

розвивальна: розвивати світоглядне, логічне мислення, уміння систематизувати та аналізувати інформацію.

виховна : виховувати відповідальні ставлення та поведінку до довкілля.

      Формування ключових компетентностей:

     Основні компетенції у природничих науках і технологіях:

- використовувати науковий метод пізнання;

- планувати та проводити експеримент;

- аналізувати результати дослідження, робити висновки;

- пояснювати природні явища, процеси в живих організмах і технологічні процеси на основі наукових знань, теорій, концепцій.

     Екологічна грамотність і здорове життя:

- усвідомлювати причинно-наслідкові зв’язки у природі і її цілісність;

-  використовувати наукові знання для пояснення користі та шкоди здобутків технологій для людини і довкілля;

     Інформаційно - ключові компетентності:

-         використовувати сучасну техніку для пошуку інформації, її оброблення, збереження і передавання:

     Уміння вчитися:

- самостійно оцінювати свій рівень знань та вмінь з природничих дисциплін;

-  порівнювати свою сферу знань з сферою знань людства;

     Спілкування рідною мовою:

-         використовувати в мовленні наукові терміни, поняття, символи, сучасну українську наукову термінологію і номенклатуру;

-         брати участь в обговоренні питань наукового змісту, чітко, зрозуміло й образно висловлювати свою думку;

Перебіг заняття

І. Організаційний момент.

Перевірка готовності здобувачів освіти до заняття.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Тестовий контроль знань по темі                                                                        

IIІ. Мотивація навчальної та пізнавальної діяльності

Ми вже зазначали особливе місце географії у системі наук. Жодна інша наука не має такого комплексного спрямування — вона вивчає і природу, і населення, і господарство. Усе для того, щоб зрозуміти закономірності розвитку географічного середовища та людства і в результаті визначити оптимальні шляхи їх взаємодії. Ми починаємо узагальнювати та поглиблювати наші знання саме про природну складову цієї взаємодії. У попередніх курсах ми спочатку вивчали окремі оболонки і поступово дійшли до узагальнюючого поняття — географічна оболонка, тобто застосовували спосіб індуктивного умовиводу. Зараз ми будемо рухатися від загального до часткового, тобто способом дедукції.

IV. Актуалізація опорних знань, вмінь і навичок

- Що ви розумієте під географічною оболонкою?

- Наведіть приклади відомого вам кругообігу речовин, енергії.

- Які географічні наслідки руху Землі навколо осі та по орбіті?

- Наведіть приклади природних компонентів.

- Складіть логічні ланцюги взаємозв’язків компонентів природи з різних оболонок Землі.

V. Вивчення нового матеріалу

   Географічна оболонка (ГО)  – це глобальна геосистема, в межах якої стикаються, взаємодіють і проникають одна в одну всі зовнішні оболонки Землі.        Географічна оболонка існує там, де відчуваються взаємодія та взаємопроникнення оболонок. Більшість учених визнає, що потужність географічної оболонки становить 35 – 55 км. Верхню межу географічної оболонки проводять за висотою максимальної концентрації озону в стратосфері (25 – 30  км), що захищає планету від ультрафіолетового випромінювання. Отже, до таких висот внаслідок взаємодії оболонок існують сприятливі умови для поширення живих організмів. Крім того, цей прилеглий до земної поверхні шар атмосфери нагрівається й охолоджується завдяки теплообміну з поверхнею літосфери й гідросфери.

    Внаслідок випаровування з поверхні гідросфери у тропосфері зосереджена майже вся водяна пара. Шар озону на висоті 22 – 25 км є екраном, що затримує ультрафіолетове випромінювання. Значно складніше встановити положення нижньої межі географічної оболонки в літосфері. Деякі науковці вважають, що вона проходить по нижній межі осадових порід земної кори, що виникли внаслідок взаємодії всіх оболонок Землі. Інші  – схиляються до думки, що вона проходить ще нижче: на межі земної кори та мантії.

     Отже, географічна оболонка складається з нижніх шарів атмосфери - тропосфери  (до висоти 22 – 25 км), верхньої частини літосфери – земної кори (до глибини 15 – 25 км), а також гідросфери, біосфери та антропосфери.          

      Усі процеси, що відбуваються в межах географічної оболонки, здійснюються завдяки двом джерелам енергії: енергії Сонця й космосу (надходить із сонячною радіацією, метеоритами, метеорним пилом) та внутрішньої енергії Землі (радіоактивний розпад, енергія, пов’язана з дією гравітаційних сил, вулканізмом тощо)

           Основні компоненти географічної оболонки: літосфера, гідросфера, атмосфера, біосфера, антропосфера. Літосфера - тверда оболонка Землі. Складається із земної кори і верхньої частини мантії. У будові літосфери виділяють рухливі області (складчасті пояси) і відносно стабільні -   платформи.        

  Блоки літосфери - літосферні плити -  рухаються

Гідросфера - сукупність усіх водних запасів Землі. Велика частина води зосереджена в океані  - 95,5%, значно менше - у континентальній річкової мережі і підземних водах( води суходолу 3,3%) Також великі запаси води є в атмосфері, у вигляді хмар і водяної пари. Частина води знаходиться в твердому стані у вигляді льодовиків,  снігового покриву, і у вічній мерзлоті. Гідросфера  займає ¾ планети.

    Атмосфера - газова оболонка Землі, що утримується біля неї гравітацією. Оскільки не існує різкої межі між атмосферою і міжпланетним простором, то зазвичай атмосферою прийнято вважати область, в якій газове середовище обертається разом з Землею як єдине ціле. Атмосфера Землі містить кисень, використовуваний більшістю живих організмів для дихання, і діоксид вуглецю споживаний рослинами, водоростями і ціанобактеріями в процесі фотосинтезу. Газовий склад атмосфери: нітроген – 78%, кисень - 21%, вуглекислий газ – 1% та ін. гази. Атмосфера також є захисним шаром планети, захищаючи її мешканців від сонячного ультрафіолетового випромінювання (озоновий екран) Земна атмосфера великою мірою є продуктом життєдіяльності живих організмів. Атмосфера чинить тиск на земну поверхню із силою 1кг/см2.

    Біосфера - це сукупність частин земних оболонок (літо-, гідро-і атмосфери), яка заселена живими організмами, перебуває під їхнім впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності.

Український  вчений В. Вернадський  виділив  наступні речовини  в біосфері:

   Антропосфера - частина географічної оболонки, яка слугує середовищем існування людського суспільства, відповідно використовується людиною як джерело умов і ресурсів для свого існування і зазнає змін внаслідок такого використання (процесу природокористування). Людина створює нові речовини, що допоки не є включеними в процес перетворення (з огляду на час існування людства, а не геологічний).

    Антропосфера характеризує співіснування природних законів розвитку матерії (навколишнє середовище) та соціальних законів розвитку суспільства.

Джерела енергії процесів у географічній оболонці

     Першоджерелом усіх процесів взаємодії оболонок є сонячні промені. Їх енергія, нагріваючи земну поверхню, викликає переміщення повітряних і водних мас, руйнування гірських порід, дає життя організмам.

   В географічну оболонку енергія надходить з Космосу, надр Землі і виділяється при гравітаційній взаємодії планети з найближчими космічними тілами - Місяцем і Сонцем. Залежно від цього енергетичні джерела підрозділяють на ендогенні и екзогенні.

   Ендогенна енергія - це енергія земних надр, яка надходить в географічну оболонку в двох формах: теплового потоку і шляхом механічних переміщень речовини.

    Тепловий потік нерівномірно розподілений на земній поверхні, що пов'язано з характером тектонічних структур і віком земної кори. Найбільші значення теплового потоку спостерігаються в зонах серединно-океанічних хребтів (особливо в межах рифтових зон, оскільки там речовина мантії піднімається безпосередньо до поверхні літосфери), в сейсмоактивних і вулканічних районах. В тектонічно спокійних регіонах, зокрема на древніх платформах, його значення суттєво нижчі за середні. Джерелами ендогенної енергії є: гравітаційна диференціація земного речовини по щільності, розпад радіоактивних елементів, внутрішнє тертя мас речовини.  Надходження тепла на земну поверхню через гейзери, вулканічні виверження і від інших локальних і спорадичних джерел набагато менше і в загальних розрахунках зазвичай не враховується. Певну частину ендогенної енергії становить сонячна енергія, що надійшла на земну поверхню раніше і збережена в «геохімічних акумуляторах» - горючих корисних копалин, гірських породах абіогенного походження і росолах, законсервованих в земній корі. За даними В. М. Лебедєва і Н. А. Блінова, глинисті мінерали, накопичуючи енергію на земній поверхні, здатні виділяти її в процесі метаморфізму (перетворення порід  під дією температури і тиску  в надрах Землі). Так вапняк перетворюється у мармур.

    Вважають, що в минулому радіоактивна і приливна складові ендогенної енергії були великими, так як на ранніх стадіях розвитку Землі було більше радіоактивних елементів і Місяць розташовувалася ближче.

     Екзогенна енергія. Енергія, що надходить на Землю з Космосу, називається екзогенної. У кількісному відношенні вона на 97% складається з електромагнітного випромінювання Сонця - сонячної радіації. 

    Електромагнітне випромінювання Сонця містить широкий спектр хвиль різної довжини . Ультракороткохвильова радіація проникає до висоти 100-200 км, де вона затримується в іоносфері. Більш довгі хвилі поширюються до висоти 70-80 км. Жорстка ультрафіолетова радіація (0,24-0,29 мкм) практично повністю поглинається в шарі максимальної концентрації озону на висоті 25-28 км. У тропосферу і безпосередньо до земної поверхні надходять м'яка ультрафіолетова радіація (0,29-0,40 мкм), а також видиме світлове (0,40-0,74 мкм) і інфрачервоне випромінювання (0,74-2,4 мкм). Одночасно в географічну оболонку надходить радіохвильове випромінювання (від Сонця і з Космосу), енергетичне значення якого невелика.

    Поряд з електромагнітними потоками в атмосферу проникає корпускулярний потік заряджених частинок - «сонячний» і «космічний» вітер. Корпускулярний потік майже повністю поглинається магнітосферою і верхніми шарами атмосфери. Його мінливість, обумовлена пульсаціями сонячної активності, викликає обурення геомагнітного поля (магніті бурі), що відбивається на біологічних процесах.

     Сумарний вплив ендогенної і екзогенної енергій змінює речовина земної кори, створює форму і рельєф Землі. Найграндіозніші перетворення на поверхні планети викликає ендогенна енергія. Однак внесок екзогенної енергії в зміну вигляду планети не менш значний. По-перше, сонячна енергія зберігається в геохімічних акумуляторах земної кори. По-друге, нерівномірність розподілу променистої енергії на земній поверхні приводить в рух атмосферу, а через неї і гідросферу.

    Сонячна енергія по потужності набагато перевершує всі інші види енергії. Однак значення кожного виду енергії не може оцінюватися тільки кількісно, так як кожен вид виконує певні функції.

   Вплив внутрішньої енергії Землі на функціонування географічної оболонки. Внутрішня енергія виявляє себе в різноманітних, але взаємопов'язаних рухах земної кори. Їх необхідно розглядати як частковий вияв загального процесу розвитку планети і, отже, немає підстав вважати, що внутрішні маси Землі інертні або знаходяться в стані рівноваги. виділяють вертикальні  та  горизонтальні руху, які супроводжуються цілою серією вторинних рухів зі специфічними явищами типу насувів ін.

     Коливальні рухи земної кори проявляються в хвилеподібних підняттях або опускання величезних ділянок літосфери. Серед коливальних рухів виділяють повільні (вікові) мало контрастні і щодо швидкі (активні) контрастні.

      У першому випадку залягання пластів гірських порід практично не порушується, але змінюється їх абсолютна, а іноді і відносна висота. Такі коливальні рухи, які відбуваються протягом тривалого часу. Вони простежуються по положенню берегової лінії, коли межа між сушею і морем зміщується. Якщо море відступає, то процес називається регресією, якщо море наступає,то трансгресій. Змінюються періоди трансгресії і регресій не обов'язково рівні за тривалістю.

    Ознаки підняття берегів спостерігаються по терасах, залишкам морських організмів далеко від берега, віддаленим від моря причалів і ін. Ознаки опускання суші - затоплені річкові долини, склад донних відкладень, які стоять у воді або затоплені будови. З трансгресії і регресії пов'язані коливання рівня Світового океану, обумовлені змінами обсягів води. Процес незначного наступу моря на сушу, коли затоплюються лише її знижені ділянки, називають інгрес. У цих випадках формуються специфічні типи узбереж з порізаними контурами - лиманові, фьордові, шхерні, терасові.

     Значне збільшення площі суші або моря не може не позначитися на характері клімату, який стає більш морським або більш континентальним, що з плином часу має відбитися на характері органічного світу, рослинного та грунтового покривів. Збільшення площі суші полегшує міграції наземної фауни і флори, сприяє змішанню видів, тоді як збільшення площі морів полегшує переміщення та обмін морської фауни і флори. Іншим наслідком є розмивання берегів, пляжів внаслідок абразії, коли море послідовно трансгресує, зрізає частину узбережжя.  У другому випадку відбуваються значні порушення залягання гірських порід і створення специфічних піднесених і знижених структур. Такі руху називають орогенічні  рухи ( дислокаційними).

     Тангенціальні руху земної кори викликають зміна залягання пластів гірських порід. Найбільш часто горизонтальні рухи викликають утворення складок (складчасті деформації) - хвилеподібних вигинів пластів. Опукла частина складки називається антикліналь, увігнута - синкліналей.

       У зв'язку з розвитком гіпотези літосферних плит горизонтальним рухам надається велике значення. Встановлено, що при формуванні океанічних структур земної кори тангенціальні руху є провідними. Їх сучасні швидкості вимірюються кількома сантиметрами на рік, що значно перевищує швидкість орогеніческіх рухів і на два-три порядки вище.

       Крім складчастих, існують розривні деформації, пов'язані з переміщеннями земних мас, попередньо розбитими на окремі блоки. Підняті блоки називають горстами, опущені - грабенамі, в умовах розтягування земної кори формуються грабеноподібне  зниження - рифт.  Додаток 1

                                                                  Складчасті і розривні деформації супроводжуються  магматизмом  и  землетрусами.  Якщо магма застигла на глибині з утворенням специфічних тіл, має місце  інтрузивний магматизм.  При виході магми на поверхню і утворенні  вулканів, лавових потоків і покривів має місце ефузівний магматизм. У цьому випадку в географічну оболонку надходить велика кількість енергії. В історії Землі, особливо на початкових етапах, магматична діяльність відбувалася дуже активно і на думку багатьох дослідників зіграла вирішальну роль у виникненні і розвитку земних сфер:  кам'яної, рідкої і газоподібної.

       Швидкості руху земної кори змінюються нерівномірно і в історії Землі виділяють періоди інтенсивних рухів, які називають епохами тектонічної активізації. Довгий час їх розглядали як епохи складкоутворення і формування гірських систем, обумовлених внутрішньою енергією Землі. Сьогодні деякі дослідники епохи посилення і ослаблення тектонічної активності пов'язують з положеннями планети в Сонячній системі і у Всесвіті. У процесах тектонічної активізації вивільняється величезна кількість внутрішньої енергії планети, яка частково реалізується в деформації гірських порід і супутніх явищах, а частково надходить в географічну оболонку, де бере участь в екзогенних процесах і явищах.

     Епохи тектонічної активізації - це час посилення екзогенних процесів. Тектонічні підняття і опускання контролюють нерівності земної поверхні і розподіл сили тяжіння. Надходження тепла з надр при розривах земної кори, вулканічна і гідротермальних діяльності сприяють зростанню енергії на поверхні Землі, що помітно активізує зовнішні процеси. Посилюється теплове поле земної поверхні, приземного шару атмосфери і частини гідросфери, що прискорює фізико-хімічні та механічні процеси і біологічні реакції. Підвищена дегазація земних надр з викидами зазвичай гарячих і енергетично ємних речовин також відбивається на географічних процесах. Таким чином, епохи своєрідних тектонічних «катастроф», хвилюючих земну твердь і її поверхню, це і час «оживлення» земної енергетики та пов'язаних з нею енерговитратних процесів і явищ.

VІ. Узагальнення , систематизація, контроль  знань та вмінь

Підсумуйте свої  знання:

- Чи вважаєте ви людство особливою силою в ГО?

- Чи перестане існувати ГО у разі зникнення людства? Кому і чому найбільше загрожує активна діяльність людства з перетворення довкілля? Який прогноз ви обираєте — оптимістичний чи песимістичний? Обґрунтуйте вибір.

- Створіть якомога довший ланцюг, що демонструє взаємозумовленість процесів і явищ у ГО. Зруйнуйте або суттєво змініть одну з ланок ланцюга. Спрогнозуйте можливе утворення нового ланцюга процесів і явищ у ГО.

Метод «Прес»

Позиція:  « Я вважаю, що…»

Обґрунтування: «Тому, що…»

Приклад: «Наприклад…»

Зацікавило: «Нас зацікавило  …»

Висновки: «Отже, я вважаю …»

VІІ. Домашнє завдання

1.   Складіть схему складових географічної оболонки.

2. Підготувати проєкт «Прояви закономірності цілісності в географічній оболонці»