Моніторинг та прогнозування геофізичних процесів

(Програма курсу для магістрів екологічного факультету РУДН)

Планетарні геосфери і методи їх дослідження (сейсмологія, гравіметрія, магнітометри, геоелектріка, геотермія).

Наша планета Земля за складом, станом складають речовини, фізичним властивостям і що протікають в ній процесів неоднорідна. Взагалі, неоднорідність - це головна властивість і рушійна сила всій Всесвіту, у тому числі і нашої планети.

У напрямку до центру Землі можна виділити наступні оболонки, або, інакше кажучи, геосфери: атмосферу, гідросферу, біосферу, земну кору, мантію і ядро. Іноді всередині твердої Землі виділяють літосферу, що об'єднує земну кору і верхню мантію, астеносферу, або частково розплавлений шар у верхній мантії, і подастеносферную мантію. Нижче ми покажемо, що остання класифікація верхніх геосфер твердої Землі більше обгрунтована при розгляді геодинамічних процесів.

Три зовнішні оболонки (атмосфера, гідросфера і біосфера) мають дуже непостійні або навіть невизначені кордону, але в порівнянні з іншими геосферами вони найбільш доступні безпосереднього спостереження. Геосфери твердої Землі, за винятком самого верхнього шару земної кори, вивчаються в основному непрямими, геофізичними методами, тому багато питань поки залишаються невирішеними. Достатньо порівняти радіус Землі - 6370 км і глибину самої глибокої пробуреної свердловини - менше 15 км, щоб уявити собі, як мало ми маємо безпосередній інформації про склад речовини планети.

Розглянемо основні фізичні характеристики окремих геосфер.

Атмосфера - суцільна газова оболонка, потужність якої становить кілька десятків тисяч км. Її щільність швидко зменшується з висотою. Основна маса атмосфери - близько 50% - зосереджена в нижньому (5-км) шарі, 90% знаходиться в 16-км шарі, а маса повітря, що знаходиться вище 30 км, не перевищує одного відсотка всієї маси атмосфери.

Атмосфера являє собою механічну суміш газів з невеликою домішкою твердих частинок (пилу) та парів води. До складу атмосфери входять: азот (N2) - 78,08%, кисень (О2) - 20,95%, аргон (Ar) -- 0,93% і вуглекислий газ (СО2) - 0,03%. До решти, порівняно незначним за змістом, газових компонентів відносяться неон (Ne), гелій (Не), криптон (Kr), водень (Н2) та деякі інші. Зазначений процентний склад повітря зберігається до висоти 100-120 км; вище відбувається їх розподіл за щільністю і на висоті 200-250 км переважає азот; до 500-700 км - атомарний кисень, потім гелій та водень (у зовнішньої межі атмосфери - атомарний водень). Сумарна маса газів атмосфери оцінюється в 5,3