22471

Глобальная экология

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Беспрецедентный рост возможностей человека вооруженного достижениями НТР подняло на качественно новую ступень возможности его по преобразованию окружающей природной среды и расширило сферы его воздействия на нее, выходящие за рамки БИОСФЕРЫ.

Русский

2014-03-28

327.41 KB

6 чел.

Глобальная экология

  1.  Уровни организации природных систем.
  2.  Теория возникновения вселенной.
  3.  Глобальная экология.
  4.  Воздушная оболочка Земли – атмосфера.
  5.  Водная оболочка земли – гидросфера (мировой океан).
  6.  Твердая оболочка земли (литосфера) – земная кора.
  7.  Природные ресурсы и их классификация.
  8.  Сателлитные макроэкономические показатели развития общества с точки зрения ущерба природным ресурсам.

   Уровни  организации  природных   систем.

             Вселенная

             Галактика

    Солнечная  система

                Земля

             Биосфера

             Экосистемы

             Сообщества

             Популяции

             Организмы

               Органы

               Клетки

               Молекулы

               Атомы

 Элементарные частицы

Супермакромир

    ( космос)

 

   Макромир

   Микромир

В процессе развития цивилизации и научно-технического прогресса, понятие «ЭКОЛОГИЯ» данное Эрнестом Геккелем более ста лет тому назад значительно расширилось.

Беспрецедентный  рост возможностей человека вооруженного достижениями НТР подняло на качественно новую ступень возможности его по преобразованию окружающей  природной среды и расширило сферы его воздействия на нее, выходящие за рамки БИОСФЕРЫ.  

Современная экология рассматривается как  синтетическое научное направление или совокупность существующих направлений, изучающих проблему взаимоотношения человеческого общества со средой его обитания и называемых чаще уже - СОЦИАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИЕЙ, ЭКОЛОГИЕЙ ЧЕЛОВЕКА, ГЛОБАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИЕЙ и даже просто -

 СОВРЕМЕННОЙ ЭКОЛОГИЕЙ, в отличие от традиционной экологии, животных и растений.   

               Глобальная экология

Вселенная

Вселенная - это весь окружающий нас огромный мир. Все необозримое космическое пространство, включающее  галактики,  планеты и звезды, нашу планету Земля, растения, животных и человека.

Вселенная – это бескрайняя   материя, принимающая разнообразные формы своего существования.

Еще до середины ХХ века существовала следующая концепция об окружающей нас вселенной:

Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Она всегда была и всегда будет.

Каждая частица вселенной имеет начало и конец, как в пространстве, так и во времени, а Вселенная вечна и бесконечна, так как является вечной самодвижущейся материей.

Эта концепция устраивала всех и отметала необходимость поиска теории возникновения вселенной. Зачем, если вселенная вечно была и вечно будет?

Однако что-то в таком представлении о вселенной было логически несостоятельным и вызывало сомнения пытливых людей.

К примеру:

  1.  Если вселенная бесконечна, то, следовательно, в ней существует бесконечное количество  объектов (звезд, планет и пр.) В этом случае ночное небо не должно быть темным. А в каждой его точке должен светиться какой-либо космический объект. Вся небесная сфера ночью должна сиять без исключений, но этого не происходит.
  2.   Если вселенная вечна –  значит, она никогда не исчезнет и не погибнет. Это позитивно и является успокаивающим для человечества фактором. Однако, если она существовала вечно и будет существовать вечно значит, и справа ( в будущем) от настоящего момента на оси времени бесконечность и слева  ( в прошлом ) - тоже бесконечность.  Если это так – то как же мы оказались в настоящем времени, если в прошлом бесконечность? Бесконечность не имеет конца по определению. Следовательно, она не могла закончиться и прийти в настоящий момент. Это явное логическое противоречие.

Что такое время? В основе мира по современному пониманию лежит материя и  отсутствие материи. 1 и 0. Энергия и время – это всего лишь движущаяся материя. Почему в пространстве мы можем двигаться в любом направлении. А во времени – только в одном направлении. Это продукт необратимых  реакций. Например, тепло передается от горячего к холодному. Тепловая смерть вселенной  предсказываемая  Клаузиусом – основана на  таком явлении .( Второй закон термодинамики – не разрешает передачу тепла от холодных тел горячим.)

Еще пример:

При столкновении двух протонов получается ядро «тяжелого водорода», позитрон и нейтрино :

ρ + ρ =  2Н  + е+   + υ ;

Нейтрино, при этом,  улетает со скоростью света в произвольном направлении. Но главное, оно практически  не взаимодействует с веществом! Потому звезды и светят. Что в них идут необратимые реакции.

Следовательно,  бесконечность вселенной оказалась под сомнением, а вечность нашей вселенной оказалась  с изъяном – то есть, в прошлом ее уже нет.  Но, это может означать только одно – был момент, когда вселенной не было, а потом она возникла и начала быть и существует до момента наших раздумий о ней.

Вот поэтому, несмотря на научную концепцию, которая главенствовала до середины ХХ века, вопросы возникновения вселенной постоянно тревожили умы человечества.

Теория возникновения вселенной – любая теория, дающая описание и объяснение начальных процессов возникновения вселенной, материального мира , а так же нашей планеты  и жизни.

Наука,  занимающаяся вопросами возникновения вселенной называется – космогония.

Таких теорий множество, начиная от научных, до философски-религиозных. В связи с тем, что не существует достоверных способов их доказательства, каждая из них имеет право на существование.

Теории возникновения вселенной ( сотворения мира) могут быть оформлены в виде научных гипотез, философских размышлений, религиозных убеждений и фольклора.

Момент времени, когда появился мир ( вселенная, звезды, планеты, жизнь и тд.) также имеет множество различных систем датировок ( научных и религиозных) :

- В дохристианский период развития человечества такими вопросами занимались люди, которые имели на это достаточно свободного времени – жрецы. Они изучали закономерности, происходящие в природе и могли даже, рассчитать  точное время многих явлений. Все в мире происходило по циклическим законам. Жрецы могли рассчитать приход затмений солнца и луны, появление комет и циклы засушливых сезонов. Все вокруг, весь мир  двигался и развивался  в определенном циклическом порядке.  «Что было то и будет, что делалось, то и будет делаться, и нет ничего нового под Солнцем».

- В индуизме время существования вселенной - Великая Манвантара или Век Брамы сменяется временем ее небытия Великой Вечностью Небытия - Маха Пралайя, такой же продолжительности ( великое дыхание вечности. ). Век Брахмы состоит  из повторяющихся циклов ( дней Брахмы ) которые длятся 4,32 миллиона лет.  После каждого дня наступает ночь, такой же продолжительности. Век Брахмы ограничен и составляет 100 лет ( 311 триллионов лет). Считается, что сейчас Брахма находится на 51 году своей жизни, что соответствует 155, 52 триллионов лет от начала века Брахмы. С точки зрения вечности,  жизнь  такой продолжительности тоже  мгновенна, как вспышка молнии.

-  Древняя цивилизация Майя считали, что наш мир циклически создается и уничтожается с периодом в 13 БАКТУНОВ ( 5120 лет). Текущий цикл (Бактун) начался 11 августа 3113 года до н.э., и завершится 21 декабря 2012 года н.э.. Майя считали, что в этот день наступит Конец Света, а затем  наступит начало нового цикла и Начало Нового Мира.

Вечное вращение жизни было остановлено появлением иудаизма и христианства.

-  Возникновение монотеистических религий  прервало циклическое вращение явлений материального мира. Время стало направленным отрезком. Мир теперь имел начало –Сотворение Мира и Конец света ( Страшный суд). А по обеим сторонам этого отрезка простиралась бесконечная бессобытийная вечность .

Слева от этого отрезка времени, лишь бесплотный Дух Элохим витал над бездной, а справа после наступления  Страшного Суда и Конца Света  – толпы грешников отправлялись  страдать в Геенну Огненную, а толпы довольных праведников  блаженствовать в Эдем.

Согласно библейским источникам, период времени от сотворения мира Богом, до рождества Христова насчитывал  от  3483 до 6984 года.

В дореволюционной России каждый школьник твердо знал и мог сообщить как дату сотворения мира, так и дату конца света. Это не было чем-то неочевидным и никого не удивляло , не смущало и не пугало.

- Теория Большого Взрыва – главенствующая в современной физике, оценивает появление вселенной около 13-15 миллиардов лет назад. ( Самая ранняя эпоха в этой теории  и возникновения материи – Планковское время ( 10-43 секунд после Большого Взрыва)).

Теория Большого взрыва возникла следующим образом. Альберт Энштейн создал нелинейное уравнение теории поля. Которое описывает взаимодействие тел в материальном мире. Однако, применяя известную Ньютоновскую  гравитационную постоянную, он пришел к выводу, что объекты в пространстве расположены не равномерно и воздействие гравитации  должно было-бы привести к их взаимному притяжению. Сгущения звезд неменуемо послужат концентраторами гравитации и вызовут сначала слабое, а потом все ускоряющееся  движение остальных объектов в сторону этих сгущений.

Одним словом стационарная вселенная попросту неустойчива. Она должна была бы «схлопнуться» в один большой ком уже давным- давно ( если вселенная существует вечно, то эта катастрофа должна  была уже произойти вечность назад).

Но так как этого не происходило, пришлось ввести в уравнение некоторую космологическую постоянную «расталкивания», которая уравновешивала бы силу притяжения массивных тел. ( а мы знаем, что каждое тело имеющее массу притягивает другое тело имеющее массу).

Эта лямбда очень сердила физиков, да и сам Энштейн очень ее не любил – понимал, что она «высосана из пальца». Гравитационное взаимодействие – ощутимо, а «расталкивания», никакого в природе пока никто не замечал.

Этот казус оставался на совести Энштейна, до тех пор, пока ленинградский физик  Александр Фридман в 1923г. не нестационарное решение уравнения Энштейна. Он показал,  что если Вселенная расширяется, то это расширение с успехом может заменить придуманную Энштейном «лямбду расталкивания».

Звездные скопления потому не сваливаются друг на друга, потому, что они разлетаются   в разные стороны, словно вылетели из одного центра. После некоторого сверхмощного  первотолчка. Позже это было подтверждено  в 1930 году  американским астроном Хабблом, который проанализировал данные астрономических наблюдений и обнаружил красное смещение,( указывающее, что космические объекты удаляются от  наблюдателя, причем чем дальше. Тем быстрее.) Это блестяще подтвердило гениальную догадку Фридмана.

Кроме этого был обнаружен «тепловой шум» Вселенной равный - 270 градусов по Цельсию ( в какую сторону бы не  направили радиотелескоп – отовсюду идет одинаковое излучение 3х1011Гц не имеющее никакого конкретного источника. Это остатки великих температур бушевавших в момент рождения Вселенной. Так возникла теория Большого Взрыва.

           Уравне́ния теории поля  Эйнште́йна (иногда встречается название «уравнения Эйнштейна-Гильберта») — уравнения гравитационного поля в общей теории относительности, связывающие между собой метрику искривлённого пространства-времени со свойствами заполняющей его материи. Термин используется и в единственном числе: «уравне́ние Эйнште́йна», так как в тензорной записи это одно уравнение, хотя в компонентах представляет собой систему уравнений.Выглядят уравнения следующим образом:

где Rabтензор Риччи, получающийся из тензора кривизны пространства-времени Rabcd посредством свёртки его по паре индексов, Rскалярная кривизна, то есть свёрнутый тензор Риччи, gabметрический тензор, Λ — космологическая постоянная, а Tab представляет собой тензор энергии-импульса материи, (π — число пи, cскорость света в вакууме, Gгравитационная постоянная Ньютона). Так как все входящие в уравнения тензоры симметричны, то в четырёхмерном пространстве-времени эти уравнения равносильны 4·(4+1)/2=10 скалярным уравнениям.

Однако на вопросы :

-Какая сила создала вселенную?

-Возможно вселенная или  сила, ее создавшая существовала всегда и не имела начала?

До сих пор нет определенного ответа.  Не имея ответов на эти вопросы , современная наука словно не замечала их.  Современная наука имела тенденцию не касаться таких вопросов  потому, что считала, что они принадлежали к метафизике или к религии и не имели научного объяснения.

Никто так и не знает - откуда взялась первичная материя.

В наши дни появляется учение о том, что новые открытия в области квантовой механики  могут приблизить законы науки к тайнам законов мироздания и  к  возникновению вселенной.

Таким образом, на современном этапе развития человечества существует 3 основных гипотезы Возникновения Вселенной:

  1.  Некоторые астрономы считают, что в начале вселенная представляла собой тугой сгусток сверхплотного вещества ( точка сингулярности), имеющий бесконечно малый радиус, бесконечно высокую температуру и бесконечно высокую плотность вещества и  который 15 миллиардов лет назад взорвался. Произошел Большой Взрыв положивший начало возникновения материальной Вселенной. Первичная материя взорвалась и начала расширяться, заполняя пространство. За эти 15 миллиардов лет из облака раскаленных газов образовались звезды и галактики. Галактики по сей день отдаляются от центра на огромных скоростях, Вселенная продолжает расширяться.
  2.   Некоторые научные школы предлагают теорию «Бесконечно пульсирующей Вселенной». В соответствии с ней Вселенная расширяется. А затем сжимается до сингулярности, затем вновь расширяется и так без конца и начала. Эта теории кореллирует с  древней теорией Дзенбуддизма о Брахме и вечном дыхании. Это снимает вопрос о возникновении вселенной – она ниоткуда не возникает, так как существует вечно.
  3.    Есть и другая теория происхождения Вселенной. Согласно ей происхождение Вселенной – разумный творческий акт, осуществленный Творцом, природа которого непостижима.

В том же ключе, сформулирован антропный принцип Возникновения Вселенной, сформулированный в 1960 году Иглисом Г.И. , автором этой теории является Картер. Антропный принцип говорит о том, что в начале Вселенной существовал план мироздания, венцом которого было возникновение жизни, а венцом жизни – разумная жизнь, человек.

Разум – гипертрофированная способность менять мир в соответствии со своими целями, извлекая из него информацию.

Разум и информация – не материальны , они самым настоящим образом идеальны. Нельзя выделить мысль,  продукт работы мозга, как жулудочный сок в пробирку.

Информация – это всегда определенным образом организованная материя.

Норберт Винер определял информацию следующим образом: Информация – это сигнал,  которого ждут.  (Определенным образом организованная материя плюс ключ для ее прочтения). Информация появляется только тогда, когда есть объект ( материя, несущая сообщение) и субъект с ключом. Где ключ – это знание, как расшифровывается  та или иная «надпись» ( организованное расположение материи в пространстве и времени). Если сообщение послано, но никемне воспринято, то оно пройдет по миру белым шумом.

Антропный принцип предполагает существование Наблюдателя, который проявляется на различных этапах развития Вселенной.

Анализируя существующие гипотезы, рационально было бы сделать следующие выводы:

  1.  ВОПРОС О ВЕЧНОСТИ  ВСЕЛЕННАОЙ – ОСТАЕТСЯ ОТКРЫТЫМ.
  2.   ВОПРОС О  БЕСКОНЕЧНОСТИ ВСЕЛЕННОЙ  - ОСТАЕТСЯ ОТКРЫТЫМ.
  3.  ВОПРОС ОТКУДА ВЗЯЛСЯ   ПЕРВИЧНЫЙ СГУСТОК МАТЕРИИ  -  ОСТАЕТСЯ ОТКРЫТЫМ.
  4.  ВОПРОС КАКИЕ СИЛЫ ПРИВЕЛИ К ВОЗНИКНОВЕНИЮ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА –ОСТАЕТСЯ ОТКРЫТЫМ.
  5.   ВСЕЛЕННАЯ ЗАПОЛНЕНА МАТЕРИЕЙ И ЭНЕРГИЕЙ  КОТОРЫЕ,  ПОСТОЯННО  ПЕРЕХОДЯТ ОДНА В ДРУГУЮ.
  6.   ОСНОВНЫМИ ПРЕОБРАЗУЮЩИМИ СИЛАМИ ВСЕЛЕННОЙ ЯВЛЯЮТСЯ БОЛЬШИЕ ВЗРЫВЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ НЕОБЪЯТНОЙ ВСЕЛЕННОЙ, ПРЕОБРАЗУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЬНУЮ МАССУ, НАКОПЛЕННУЮ СВЕРХ-ОГРОМНЫМИ «ЧЁРНЫМИ ДЫРАМИ» (ЧЕРНОЙ МАТЕРИЕЙ) РЕГИОНАЛЬНОГО МАСШТАБА В ОГРОМНУЮ ВЗРЫВНУЮ ЭНЕРГИЮ, ИЗ КОТОРОЙ БУДУТ ВНОВЬ СОЗДАВАТЬСЯ МАТЕРИАЛЬНЫЕ ОБЪЕКТЫ (галактики и др. объекты)
  7.   ВСЕЛЕННАЯ САМОРЕГУЛИРУЕМА, ЕЁ КОМПОНЕНТЫ ОБНОВЛЯЮТСЯ.

Галактика

       Современные астрономические приборы позволяют на каждом участке неба видеть неисчислимые количества звезд. С ростом  разрешающих способностей астрономических  приборов наблюдения растет и количество наблюдаемых объектов.

      Видимые размеры и яркость звезд зависят от расстояния до них, их величины и стадии развития.

     Звезды расположены на небесной сфере неравномерно.

      Невооруженным глазом в ясную погоду видно скопление звезд образующее на небе белесоватую полосу неправильной формы.

      Эта полоса неправильной формы представляет из себя скопление звезд сливающихся в общую систему которая называется Галактика или Млечный Путь.    ( греч. галактиос (Γαλαξίας) -молочный )).

Млечный Путь

       Звездных систем типа Галактики множество.Пример ближайшей из них – Туманность Андромеды. Их называют галактиками (с маленькой буквы).

Гала́ктикагравитационно-связанная система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. Все объекты в составе галактик участвуют в движении относительно общего центра масс.

Галактики — чрезвычайно далёкие объекты, расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких — в единицах красного смещения z. Именно из-за удалённости различить на небе невооружённым глазом можно всего лишь три из них: туманность Андромеды, Большое и Малое Магеллановы Облака. Разрешить изображение до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды

Галактики по своей форме делятся на три типа:

- Эллиптические ( в форме шара или яйца, обозначаемые буквой Е( elliptical) с добавление цифры от 0 до 6 ( степень уплощения));

Е 0   -

Е 6    -

- Спиральные (  диск в форме  чечевицы или двояко выгнутой линзы с выраженным спиральным узором, обозначаемые буквой S и имеющие  от 2 до 10 ветвей или рукавов);

S 2    -

S4    -

- Неправильные ( не имеют четко выраженной структуры и не имеют центральных ядер. В ихстроении пока не обнаружены закономерности  ). Пример Большое и Малое Магеллановы облака – спутники нашей галактики.

          

Планетные системы

Солнечная система

Планетная система — система звезды и различных незвёздообразных астрономических объектов: планет и их спутников,  астероидов, метеороидов, комет и космической пыли, которые вращаются вокруг общего барицентра, то есть центра масс. Наша собственная планетная система, в которую входит Земля, вместе с Солнцем образует Солнечную систему

        Наша Галактика содержит не менее 100 млрд. звезд общей массой 1011 масс Солнца.

        Солнце ближайшая к Земле звезда.

        Солнце вращается вокруг центра Галактики, со скоростью 250 км/сек и совершает полный оборот за 180 земных лет.         

         Земля входит в состав  планет Солнечной системы,  которые вращаются вокруг Солнца подобно звездным системам, вращающимся вокруг центра Галактики.

Солнечная система              

                                                          Сатурн      Уран          Нептун  

                                             Венера       Земля       Марс                                  Юпитер                                                                   Плутон

                           Меркурий

Солнце

                

Расстояния от солнца планет солнечной системы в млн.км.

              

               228,6   780           1435                       2877                              4509                    5916

            150,0

           108,5            

         58,00

                    

   Солнце Шар  

Диаметр  = 1.5 млн.км. 

Расстояние от Земли = 149.5 млн.км.  

Свет от Солнца приходит к земле за  8.5 лет.  

Земля       Геоид  

Площадь Земли  S  =     510.2      млн.км2

Объем Земли      V   =    1.082   х1012   км3

Масса Земли       М =     5.976 х1021   кг

Экваториальный радиус

R= 6378 км

Полюсной радиус

R= 6365 км

Химический состав Земли неизучен.

Исследована лишь верхняя часть планеты – земная кора.

Земная кора составляет 5% от всего объема земли.

По современным представлениям изученная часть  Земли ( 5%) состоит на половину из Кислорода и на четверть из кремния.

 Более точно :

кислорода     

кремния

алюминия      

железа

кальция

натрия

магния    

калия  

водорода

Все остальные элементы таблицы Менделеева

0.21%

 99.79%                                                                                                  

9 элементов

 

Средняя плотность земного вещества значительно выше плотности  всех веществ на ее поверхности.

ρ = 5.5 г/см3

Плотность земного вещества:              

Плотность воздуха :                                       ρ = 0.00129 г/см3

Плотность воды:                                              ρ = 1 г/см3

Плотность кристаллических пород:                   ρ = 2.5 г/см3

Плотность тяжелых руд богатых железом:      ρ = 2.9  г/см3

Таким образом, можно предположить наличие у земли тяжелого ядра.

Сейсмические методы - единственно возможные для изучения вещества планеты, определяют радиус ядра планеты размером  около 3000  км.

Распределение плотности вещества внутри планеты неравномерно и резко (скачкообразно) меняется на глубине 2900км.

           Таблица распределения плотности земного вещества.

Глубина

в км.

33

400

800

1200

1800

до 2900

2900

4000

до 5000

до 5120

 

5120

6370

Плотность

 в  в г/см3

3.32

3.62

4.49

4.8

5.13

5.68

9.47

10.76

11.54

14.2

16.8

17.2

Таким образом, по современным представлениям, Земля состоит из центрального тяжёлого ядра и ряда оболочек или сфер разных по составу или плотности. Эти оболочки называются геосферами.

В пределах геосфер происходит круговорот  вещества и энергии.

Это взаимодействие поддерживается беспрерывным поступлением в пределы геосфер солнечной, космической и внутренней энергии и вещества, в то время как геосферы теряют ( рассеивают) часть энергии и вещества, в том числе и  в открытый космос.        

            Планета земля – открытая система.

Поток вещества

(космическая пыль, метеориты, газы)

Поток энергии

(солнечной  и космической)

Рассеивание энергии

( тепло)

Рассеивание

вещества

( пыль, газы)

Условное деление на геосферы

1

Ядро                           - 6370   до  - 2900   км

2

Мантия                       - 120    до  -     40    км

3

Земная кора               - 40      до         0      км

4

Тропосфера               0       до         11    км                         

5

Озоновый экран       22     до         25    км                 

6

Стратосфера              38     до         42    км                     

7

Мезосфера                 42     до         80    км                   

8

Ионосфера                 80     до       500    км      

9

Термосфера               500   до       850    км

10

Экзосфера                  850   до     1500   км

Околоземное   космическое пространство  до 1500 км

Открытый космос свыше 1500 км

                                            

                                     СХЕМА    ГЕОСФЕР

Земная кора

Ядро

Мантия

                    

 

Околоземное космическое п-во

Тропосфера 

Экзосфера

Озоновый экран

Стратосфера

Термосфера

Ионосфера

Мезосфера

                                          

                                               

ВОЗДУШНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ.

АТМОСФЕРА.

Важнейшие климатические и экологические особенности Земли в решающей степени определяются наличием и свойствами ее газовой оболочки – АТМОСФЕРЫ.

Благодаря специфическому составу газов, способности поглощать и отражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основная часть коротковолнового излучения Солнца, благоприятному температурному режиму и присутствию водяного пара атмосферу можно назвать одним из главных источников жизни на Земле.

Состав атмосферы:

    азот                                            78.09%

   кислород                                   20.95 %

   аргон                                           0.93%

   углекислый газ                           0.02 %

   все остальные                            0.01%

Из всех видов энергии участвующих в развитии атмосферы основная доля – солнечная энергия.

Она получает каждую секунду 2х1017 степени Вт лучистой энергии.

Солнечная энергия,  прошедшая атмосферу и дошедшая до поверхности планеты называется  – прямая солнечная радиация.

Преодолевая воздушную оболочку, часть энергии теряется, эта часть радиации называется рассеянной солнечной радиацией.

Поток солнечной энергии отличается большим постоянством его и интенсивность посчитанная для внешней поверхности воздушной оболочки Земли равна 137+ 20 Вт/м2.

Разность между приходом и расходом радиации на земле называется РАДИАЦИОННЫЙ БАЛАНС.  

Радиационный баланс Земли за год равен 0.

В нижней части атмосферы ( до 60 км.) содержится  переменное количество атомарного кислорода – озоновый слой. Активно поглощая ультрафиолетовое излучение, азоновый слой создает оптимальный  световой и термический режимы земной поверхности, благоприятные для жизни живых организмов  и растений.  

Максимальная концентрация озона на уровне 22-25 км. Концентрация азона  и толщина азонового слоя непостоянны,  увеличиваясь от низких широт к высоким, и подвержена сезонным изменениям,  с максимумом весной.  Эта естественная защитная пленка очень тонка, в тропиках, над экватором она составляет всего 2 мм.

   Атмосферный воздух является  одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды. Атмосфера является, основным природным ресурсом, без которого невозможна жизнь на Земле..

ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ.

ГИДРОСФЕРА

( МИРОВОЙ ОКЕАН)

Гидросфера –этопрерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, континениальных вод, включая подземные и ледниковые покровы.

Важнейшее свойство  гидросферы – единство всех видов  природных вод  ( мирового океана, вод суши, ледников, подземных вод и водяного пара в атмосфере), которое проявляется в процессе круговорота воды в природе ( гидрологического цикла).

Площадь, занимаемая мировым океаном, составляет 71% поверхности планеты.

Площадь поверхности мирового океана                361 млн. км2                  Глубина (средняя) Мирового океана составляет                 4000 м.

Общий объем воды на планете составляет                             1800 млн. км3.

Вода вещество с большой теплоемкостью. Она поглощает на 50% больше тепла, чем в тех же широтах суша. (На полюсах разница уменьшается  до 25% из-за малого количества тепла.)

Поэтому мировой океан имеет большое количество тепла, растворенных  и взвешенных, взаимодействующих друг с другом веществ. С помощью воды они перераспределяются в геосферах.

Мировой Океан полон жизни – это мощнейшая, устойчивая и упорядоченная экосистема, извлекающая негентропию из  окружающей среды.

В водах Мирового океана скопилось в 1000 -1500 раз больше тепла, чем поступает на его поверхность в течении года.

Во всех морях и океанах наблюдается постоянное соотношение солей, входящих в состав воды.

Общая масса соли в Мировом Океане составляет 48х1015 тонн или  3,5% от общей массы океанской воды..( если испарить воды океана то эта соль может покрыть Землю  слоем в 45м по всей поверхности планеты).

Воды суши составляют 5% от всех вод Мирового океана, что составляет    -  92.8 млн. км3

Это речные, озерные, болотные, ледниковые и подземные воды.

Пресные воды составляют 2% всех вод мирового океана.

Основная часть вековых запасов пресных вод суши  29 млн.км3 сконцентрирована в ледниковых покровах Антарктиды и Гренландии.

Подземные воды - это просочившиеся через грунты осадки достигшие водоупорных слоев. Они занимают третье место 9,5 км 3 . Выше водоупорных слоев вода скапливается, образуя водоносный горизонт. Подземные воды бывают пресными, а бывают рассолами соленостью более 50%. Большая часть их не участвует в гидрологическом цикле.

    Одним из основных свойств ВОДЫ,  как природного ресурса , является ее НЕЗАМЕНИМОСТЬ.      Из многочисленных видов минерально-сырьевых ресурсов большинство взаимозаменяемо

 

                           

Сравнительное распределение запасов

пресной воды

Местоположение

%

млн.км3

1

Полярные льды и ледники гор

75

29

2

Грунтовые воды  на глубине:

750 метров

750 – 4000 метров

11

13,6

4,2

5,3

3

Озера

0,3

0,12

4

Реки

0,03

0,12

5

Почвы

0,06

0,24

6

Атмосфера

0,035

0,13

ВСЕГО

       100

39

ТВЕРДАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ.

ЛИТОСФЕРА

Твердая оболочка Земли – земная кора, сложена из осадочных и кристаллических пород и образует сплошную оболочку,  две трети  которой перекрыты водами морей и океанов.

Наибольшая мощность земной коры или литосферы достигает на суше  40-100км, под океанами толщина ее сокращается  до 15 км.

Земная кора по своим свойствам разделяется на два типа:

Материковая:  

СИАЛЬ      –      материковый тип, кремний и алюминий.

Океаническая:

СИМА      –         океанический тип, кремний и магний.

У нижней границы на глубине 40 – 120 км земная кора становится пластичной из-за высокого давления и температуры.

Такие выводы сделали ученые сейсмологи, так как в этом слое возрастают скорости распространения сейсмических волн.

Это явление впервые в 1909г. обнаружил югославский ученый-сейсмолог А.С.Мохоровичич.

Его именем названа нижняя граница земной коры.

Зона МОХОРОВИЧИЧА.

Ниже, расположено подкорковое вещество одинаковое как под материками, так и под океанами. Это пластическое вещество образует геосферу называемую МАНТИЕЙ.

Вещество, расположенное в центральной части планеты глубже 2900 км  называется ЯДРО.Плотность данного вещества необыкновенно высока и не имеет аналогов для сравнения. Предположительно оно находится в особом состоянии  близком  к  жидкому,  если можно проводить такое сравнение, и однотипно для всех планетных объектов вселенной.

   Важнейшим природным ресурсом твердой оболочки Земли является ПОЧВА.

Ее роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты.

Важнейшим природным ресурсом твердой оболочки Земли является ПОЧВА.

Ее роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты.

                         

Диаграмма

Мировой Океан в сравнении с сушей (  км )

Мах высота материковой части – гора Джомолунгма 8848 км

Мах глубина Мирового Океана – Мариинская впадина 11000км

8,848

11,0

9,2

7,5

5,5

149 млн

180 млн

93.4 млн

74.9 млн

13 млн

01

23

34

45

12

0    Площадь материка – 149 км2      средняя высота 0,6км

1    Площадь Тихого Океана – 179,7 км2    средняя глубина 4 км

2    Площадь Атлантического Океана – 93,4 км2  средняя глубина 3,9 км

3    Площадь Индийского Океана – 74,9 км2                средняя глубина 4 км

4     Площадь Северного Ледовитого Океана – 13.1 км2    средняя глубина 2,3 км

Балансовые оценки массы геосфер  

в миллионах тонн.

Литосфера                                           6,0 х 10 21 млн.т.

Гидросфера                                         1,4 х 10 18  млн.т.

 Атмосфера                                          5,2  х 10 15  млн.т.

 Биосфера                                             1,5 х 10 11  млн.т.

                   

ПРИРОДНЫЕ   РЕСУРСЫ

Природные ресурсы – различные тела и силы природы, которые могут выступать в роли средств труда, источников сырья, источников энергии, материалов и в качестве предметов потребления.

В основу классификации природных ресурсов    положено три признака:

  1.  По источникам происхождения
  2.  По истощаемости
  3.  По использованию в качестве производственных ресурсов.

  КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

                    

                

  1.  По источникам происхождения

       Природные        ресурсы

Минеральные

  Биологические

 Энергетические

        

Биологические ( животный мир , растительный мир, лесные ресурсы, почва )

Энергетические (энергия солнца, энергия ветра, энергия приливов, энергия недр )

    Минеральные (топливо, металлы, неметаллические соли, технические и строительные (асбест, графит, песок, глина, гравий )

2. По использованию в качестве производственных ресурсов

       Природные        ресурсы

Минеральные

       ресурсы

     Земельные    

        ресурсы

 

     Лесные

     ресурсы

     Водные

    ресурсы

  Биологические

       ресурсы

 2. По степени истощаемости

       Природные        ресурсы

  Исчерпаемые

Невозобновляемые 

   Неисчерпаемые

 

 Возобновляемые

   Относительно

возобновляемые


НЕИСЧЕРПАЕМЫЕ

( воды мирового океана, атмосферный воздух,  энергия недр, энергия ветра, энергия морских   приливов, солнечная энергия )

ИСЧЕРПАЕМЫЕ

Невозобновляемые  (полезные ископаемые )

Возобновляемые     (растительный мир, животный мир, пресная вода ).

Относительно возобновляемые (лесные ресурсы, плодородные

                                         почвы, некоторое минеральное  сырье)

Данная классификация интересна в том, что ориентирует человека на те ресурсы, применение которых приоритетно. Во–первых неисчерпаемые, во-вторых возобновляемые ресурсы.

Неисчерпаемые ресурсы – это те, что можно использовать неограниченно долго. 

Однако следует заметить, что неисчерпаемость и здесь является относительной. Для каждого ресурса есть лимиты потребления, превышение которых опасно для окружающей среды.

Вода занимает особое место в неисчерпаемых ресурсах. Она неисчерпаема количественно, одновременно она исчерпаема, вследствии загрязнения (качественно).

Исчерпаемые ресурсы –  это те, что могут быть исчерпаны в ближайшей или отдаленной перспективе.

Проблема исчерпаемых природных ресурсов с каждым годом приобретает все большую актуальность. Это связано как с осознанием их ограниченности, так и с интенсивно увеличивающимся потреблением.

Согласно расчетам специалистов ( Б.Скиннер 1989г) при современных темпах демографического роста численности населения в 1,7% , оно должно удваиваться каждый 41 год.

Потребление минеральных ресурсов увеличивается в среднем на 7% в год, и период удвоения составляет 10 лет.

Такие же тенденции прослеживаются при анализе потребления минеральных ресурсов на душу населения.

Рост потребления минерально-сырьевых ресурсов на душу населения в нашей стране представлено в таблице:

Год

Потребление

   в т/год

1913

4,9

1940

7,4

1960

14,3

1980

20

2000

30

Рост потребления минерально-сырьевых ресурсов в России.

                

Просчитано, что если 10-ти летний период удвоения сохраниться (не увеличится) до 2213года , то человечество к этому времени добывало бы 250 биллионов ( 250х1015)тонн минерально-сырьевых ресурсов, что составляет массу всей суши планеты.

Основная масса ресурсов находится в земной коре, составляя 0,4% общей массы Земли.

Континентальная кора (суша), в которой, в основном, добываются все минерально-сырьевые ресурсы, составляет 0,29 % от общей массы Земли.

Причем мы знаем только о месторождениях залегающих не глубже 2-5км.

Пока не известны объемы минерально-сырьевых ресурсов Мирового Океана .

Разработка технологий добычи из шельфовой зоны или непосредственно из океанических пород или из вод океана – дело недалекого будущего.

Особый интерес представляют углеродосодержащие ресурсы ( нефть, газ, уголь) – они продолжают составлять основной источник получения энергии и многих продуктов, используемых в промышленности и в быту.

Их потребление особенно интенсивно. Согласно одному из прогнозов при сохранении таких же темпов потребления ископаемого топлива (не увеличения), их запасов хватит:

- нефти   на  30 - 40 лет;

- газа       на  40 - 50 лет,

- угля       на  70 – 80 лет.

По расчетам Н.Ф.Реймерса  (1990г) без учета СССР и России  остальные основные минеральные ресурсы будут исчерпаны после :

- калийные соли, каменный уголь и фосфаты               2100 г.;

- марганцевые руды                                                        2090 г.;

- бокситы, никель                                                            2040г.;

- медь, молибден, природный газ                                  2020- 2030г.;

- кобальт, свинец, цинк, ртуть, вольфрам, олово         2012- 2015г.                                 

Сроки эти для различных стран будут различаться. В России например очень велики залежи каменного угля, по расчетам его хватить на 500 лет, а 75% мировых запасов марганцевых руд сосредоточено в Украине и Грузии.

Но в мировом масштабе они будут исчерпаны практически единовременно.

Энергетические ресурсы особенно актуальны для  цивилизации,

небезуспешные  научные исследования  новых источников энергии в частности в области энергии вещества, оставляют  надежды на альтернативный источник энергии не связанный с углеводородным ископаемым топливом. Это может существенно продлить период исчерпания практически невозобновимых ископаемых энергетических ресурсов.

Американский ученый Б.Скиннер высказывает такие предположения: « Я подозреваю, что через один-два века общество придет к такому образу жизни…когда ….главным источником энергии  будет Солнце. Человечество стоит на пороге самого критического периода своего развития, который оно когда-либо переживало».

    Большее беспокойство для будущего цивилизации вызывает состояние биологических природных ресурсов и  необходимых для их жизнеобеспечения  и  воспроизводства  незараженные отходами жизнедеятельности человечества   воды, земли и чистого  воздуха.

Сателлитные макроэкономические показатели развития общественного производства с точки зрения ущерба природным ресурсам

Основная   функция окружающей человека природной среды – функция жизнеобеспечения.

К сожалению ни централизованно планируемая экономика, ни рыночная экономика оказались неспособными оценить реальное значение природных ресурсов, чистой окружающей среды и установить их адекватную цену.

Заниженные цены экологического блага, или даже нулевая оценка приводит, в частности, к заниженному отражению экологического ущерба при нерациональном, экстенсивном  использовании природных ресурсов.

Немецкий экономист Э.фон Вайцзекер отметил:

«Бюрократический социализм рухнул, потому что не позволял ценам говорить экономическую правду. Рыночная экономика может погубить окружающую среду и себя , если не позволит ценам говорить экологическую правду»

До самого последнего времени ( до начала семидесятых ) складывалась парадоксальная ситуация «бесплатности» используемых человеком в промышленности  природных ресурсов или их минимальной цены. Отсюда сложилась тенденция нерационального использования природных ресурсов.

Возникала иллюзия неисчерпаемости,  «дарового» характера природных ресурсов.

Имеющиеся макроэкономические показатели  ВВП валовой внутренний продукт, национальный внутренний продукт  и чистый внутренний продукт игнорируют экологическую деградацию.

ВАЛОВЫЙ ВНУТРЕННИЙ ПРОДУКТ (англ. Gross Domestic Product GDP-), (общепринятое сокращение русское ВВП)— рыночная стоимость всех конечных товаров и услуг (то есть предназначенных для непосредственного употребления), произведённых за год во всех отраслях экономики на территории государства для потребления, экспорта и накопления, вне зависимости от национальной принадлежности использованных факторов производства. Впервые это понятие было предложено в 1934 г. Саймоном Кузнецом.

ЧИСТЫЙ ВНУТРЕННИЙ ПРОДУКТ (ЧВП) ( Net domestic product) NDP  - один из обобщающих статистических показателей развития национального хозяйства, использующийся в системе национальных счетов. ЧВП представляет собой разницу между валовым внутренним продуктом и величиной амортизационных отчислений. Таким образом, ЧВП можно рассматривать как суммарные доходы, полученные в течение статистического периода (обычно года) только на территории данного государства как в отраслях материального, так и в отраслях нематериального производства.

В то время как по расчетам экономистов в развитых странах мирового сообщества  экономический ущерб от экологической деградации при создании внутреннего национального продукта  составляет 3-5% ВНП, а в России  10-15% ВНП.

Требуется корректировка показателей экономического развития и прогресса.

Рассмотрим процесс получения полезного продукта .

Взаимодействие производственной деятельности человека с окружающей природной средой в процессе получения полезного продукта.

  ВЕЩЕСТВО

  ЭНЕРГИЯ

 ИНФОРМАЦИЯ

ПОЛЕЗНЫЙ

ПРОДУКТ

ОТХОДЫ

 

Необходимо вести расчет экономических показателей  с учетом стоимостных оценок от истощения природных ресурсов и ущерба от загрязнения в трех средах. Это  позволит сделать природу «конкурент-носпособной» с техногенными решениями повышения эффективности производства и повышения прибыли и благосостояния народов.

В 1992г. на конференции ООН в Рио-де-Жанейро   было принято важное решение, в соответствии с которым 178 стран  приняли важное решение совершенствовать государственную статистику для того, чтобы вести учет экологическим и социальным факторам и формировать сателлитные системы учета природных ресурсов.

 

         В основе предложенной на конференции ООН экологической трасформации  национальных счетов находятся   - экологически скорректированные макроэкономические показатели.

Например:

        Для того чтобы  вести справедливый учет фактического состояния чистого  внутреннего продукта ( Net domestic product) NDP  следует ввести понятие экологически скорректированного чистого внутреннего продуктв ( Environmentally adjusted net domestic product) EDP. 

Коррекция чистого внутреннего продукта проходит в два этапа:

 I этап                                                                 NDP – DN = EDP1 ;

где DN- это стоимостная оценка истощения природных ресурсов ( Drain natura)

II этап                               EDP1 – ED = EDP2 ;

Где ED – это стоимостная оценка ущерба в результате загрязнения воздуха, воды и размещения отходов (Ecology damage) .

В этом случае экономические показатели при кажущемся росте окажутся значительно ниже или примут отрицательное значение.

Япония – самая «природолюбивая» страна, и то при подобном расчете получила показатели экономического роста на 16% ниже традиционного.

Интересны  также  новые показатели, предложенные на Конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992г.:

1.   Индекс гуманитарного развития ( Human Development Index) HDI  

2. Индекс устойчивого экономического благосостояния. ( Index of Sustainable Economic Welfare) ISEW.

Первый – HDI, является агрегатным показателем, рассчитываемым на основе характеристик продолжительности жизни, образования, использования природных ресурсов для комфортного существования;ан человека.

Второй - ISEW , комплексный показатель. Учитывающий издержки экологического характера, связанные с нерациональным хозяйствованием.

Любопытно, что  росте NDP на душу населения в США, показатель ISEW  показал значительное падение устойчивого экономического благосостояния.

Из этого можно сделать только один вывод:

Рынок видит только эффективность и прибыль, но не может чувствовать справедливость и устойчивость.

Вопросы

  1.  Изобразите схематическую  градацию уровней организации природных систем?
  2.  Что такое вселенная?
  3.  Какие гипотезы возникновения вселенной вы знаете?
  4.  Какие гипотетические предположения о  возрасте  вселенной вы знаете?
  5.  Что вы знаете о теории Большого Взрыва?
  6.  Что такое Галактика?
  7.  Чем Галактика отличается от галактики?
  8.  Какие виды галактик вы знаете?
  9.   Как обозначаются галактики спиральной формы?
  10.  Как обозначаются эллиптические галактики?
  11.  Что такое планетные системы?
  12.  Назовите диаметр Солнца и его расстояние от Земли?
  13.  Сколько и какие планеты входят в солнечную систему?
  14.  Какой форму имеет планета Земля и чему равны полярный и экваториальный радиусы?
  15.  Что вы можете рассказать о химическом составе планеты Земля?
  16.  Каково распределение плотности вещества планеты Земля?
  17.  Что такое геосферы?
  18.  Какие геосферы вы знаете?
  19.  Что такое атмосфера и каков ее состав?
  20.  Какой природный ресурс является главным для обитателей Земли?
  21.  Что такое озоновый экран и  какую функцию выполняет?
  22.  Где  находится озоновый экран и какова его плотность и минимальная толщина?
  23.  Что такое гидросфера?
  24.  Основное свойство гидросферы?
  25.  Какой процент от вод мирового океана составляют пресные воды и сколько это в миллионах тонн?
  26.  Каково основное свойство воды. Как природного ресурса?
  27.  Что такое литосфера и из чего она состоит?
  28.  Какова толщина земной коры?
  29.  Что такое сима и сиаль?
  30.  Каким важнейшим природным ресурсом обладает твердая оболочка Земли?
  31.  С помощью каких методов исследуется твердая оболочка земли и что такое зона Мохоровичича?
  32.  Изобразите диаграмму мировой океан в сравнении с сушей.
  33.  Что такое природные ресурсы?
  34.  Как классифицируются природные ресурсы?
  35.  Изобразите блок схему классификации ресурсов по источникам происхождения,
  36.  Изобразите блок-схему классификации ресурсов по использованию в качестве производственных  ресурсов.
  37.  Изобразите блок схему классификации ресурсов по степени истощаемости.
  38.  В чем проблема исчерпаемых природных ресурсов и каков  период удвоения их потребления по Скиннеру?
  39.  Каков период удвоения для минерально-сырьевых ресурсов?
  40.  Каков временной  прогноз при существующих темпах потребления на основные топливные ресурсы нефть, газ и уголь?
  41.  Каков прогноз развития человечества если оно не изобретет новый топливный ресурс?
  42.  Что такое чистый внутренний продукт?
  43.  Какие корректировки в макроэкономических показателях  были предложены на конференции ООН в 1992 году  и в связи с чем?
  44.  На сколько, в среднем, они снижают показатели темпов роста некоторых развитых стран?
  45.  Напишите формулы скорректированного чистого  внутреннего  продукта.
  46.  Изобразите схему взаимодействия производства с окружающей средой  при получении полезного продукта.
  47.  Какие новые комплексные показатели ( индексы )   были предложены для фактической оценки устойчивого развития общества ?

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18807. Развитие биосферы Земли 49.5 KB
  Развитие биосферы Земли. На ранней Земле предполагают активный вулканизм: за счет лав выплавляющихся из верхней мантии постепенно сформировалась земная кора а дегазация лав привела к возникновению первичной атмосферы и жидкой воды на поверхности планеты. В первый м...
18808. Круговороты основных биогенных элементов 697.5 KB
  Круговороты основных биогенных элементов Глобальный круговорот воды Круговороты воды и СО2 в глобальном масштабе представляют собой вероятно самые важные для человечества биогеохимические круговороты. Для обоих характерны небольшие но весьма подвижные фонды в а...
18809. Биогеохимические циклы 49 KB
  Ввиду того что растения и животные могут использовать только те биогенные элементы которые находятся на поверхности Земли или вблизи нее для сохранения жизни необходимо чтобы материалы ассимилированные какимилибо организмами в конечном счете становились доступным...
18810. ВВЕДЕНИЕ В КУРС «Экология» 625.62 KB
  Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ В КУРС Экология План лекции Экология как наука об основных законах и принципах функционирования системы общество – природа. Современная структура и основные направления развития экологии. Цели задачи и общее содержание курса
18811. Взаимодействие организма и среды 121.5 KB
  Лекция 2. Взаимодействие организма и среды План лекции: Понятие о среде обитания и средах жизни Основные представления об адаптациях организмов. Факторы среды. Классификация факторов Общие закономерности воздействия факторов на живые организмы ...
18812. Популяционный уровень жизни. Биоценозы и экосистемы, основы их жизнедеятельности 90.5 KB
  Лекция 3–4. Популяционный уровень жизни. Биоценозы и экосистемы основы их жизнедеятельности План лекции Популяция ее характеристики и структура. Понятие о биоценозе и его структуре. Экосистема ее свойства и структура. Поток энергии и пищевые цепи. Э...
18813. Биосфера – глобальная экосистема 72.5 KB
  Лекция 5 Тема: Биосфера – глобальная экосистема. План 1. Общие закономерности организации биосферы. Структура и границы. 2. Закон В.И. Вернадского о биогенной миграции атомов в биосфере. 3. Основные функции живого вещества. 4. Место человека в биосфере. Концепция и кри...
18814. Биогеохимические циклы. Круговорот веществ в природе 53 KB
  Тема: Биогеохимические циклы. План лекции Круговорот веществ в природе Биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ Весь лик Земли: все ее ландшафты атмосфера химический состав вод – все это обязано своим происхождением прежд
18815. Глобальные проблемы современности, Парниковый эффект, озоновые «дыры», кислотные дожди 90.5 KB
  Глобальные проблемы современности. Понятие загрязняющего вещества. Классификация загрязнений. Краткая характеристика загрязнения сред биосферы. Парниковый эффект озоновые дыры кислотные дожди Понятие загрязняющего вещества...