неделя, 10 февруари 2013 г.

Тема 2: Геосферен строеж на Земята

Земята е небесно тяло, част от Слънчевата система. Тя се движи около Слънцето по своя елиптична орбита под наклон на земната ос от 66°33′. Средното и разстояние до Слънцето е 149.6 млн. км. Земята е третата по ред планета от Слънчевата система. Има свой строеж и особености, по които се отличава съществено от другите планети.

Главната особеност в нея е наличието на условия за живот, възникване и развитие на живота. Земята има неправилна кълбовидна форма, наречена геоид. Средният и радиус е 6371 км. Дължината на земната обиколка около Екватора е 40 075 км. Земната повърхност е 510 млн. км2, като 71% е водна повърхност и само около 29% - суша. Земята се движи около Слънцето под влияние на гравитацията, но тя има и свое собствено гравитационно поле, на което се дължи кълбовидната и форма и движението на Луната около Земята. Съдържанието на земното вещество е предимно от химичните елементи желязо (34.6%), кислород (29.5%), силиций (15.2%) и магнезий (12.7%). Освен около Слънцето Земята се върти и около собствената си ос, поради което едно завъртане (денонощие) се състои от две части – светла (обърната към Слънцето) и тъмна от обратната на Слънцето страна. Земната повърхност е нееднородна, което влияе на природните условия върху нея. Върху тях силно влияние имат слънчевото греене (радиация), гравитацията, земния магнетизъм, кръговратът на енергията и на веществото.


1. Вътрешен строеж на Земята.

Под влияние на земната гравитация, плътността, масата и налягането на веществото се е създал сферичния строеж, оформили са се вътрешни слоеве и външни обвивки. Ясно се разграничават три вътрешни сфери: земно ядро, мантия и земна кора.

   1.1. Земно ядро. Това е централната, най-дълбоко разположената вътрешна геосфера на Земята. Средният радиус е около 3500 км. Намира се на дълбочина от 6371 км до 2900 км. Отличава се с висока плътност на веществото (12,5 г/см3) и много високо налягане (361 HPa), а най-разпространените химични елементи са никел и желязо (NiFe). Температурата е около 5000οС. Поделя се на вътрешно и външно ядро. Вътрешното ядро е твърдо и се простира от центъра да 5100 км от земната повърхност. Външното ядро е течно и се намира между 5100 до 2900 км от земната повърхност. Земното ядро е отделено от мантията от границата на Гутенберг (място на снижаване скоростта на сеизмичните вълни).

   1.2. Мантия. Това е земна вътрешна сфера, разположена между земното ядро и земната кора, от 2900 км до 7-75 км от земната повърхност. В нея се съдържа около 82% от обема и 62% от масата на Земята. Изградена е предимно от силиций и магнезий (SiMa). Температурата в мантията достига до 2500 οС.  Тя се поделя на две относително обособени части. Долната мантия има около 2000 км дебелина и е изградена от твърдо вещество. Горната мантия (около 800-900 км делена) съдържа голям пласт полутечно вещество - магма. Той се нарича астеносфера. Над нея има тънък слой втвърдено вещество. То заедно със земната кора образува литосферата. Между горната мантия и земната кора е границата на Мохоровичич (граница на Мохо).

   1.3. Земна кора. Това е повърхностният земен пласт, намиращ се над мантията. Неговата мощност е от 7 до 75 км от земната повърхност. Във веществото преобладават съединенията на силиция и алуминия (SiAl). В геоложкия строеж са обособени два основни типа земна кора – континентален и океански. Океанският тип земна кора е под дъното на океаните. Той има малка мощност – до 10 км. Океанската земна кора е изградена от два слоя – базалтов и седиментен. В районите на континентите земната кора е по-мощна и достига до около 75 км дебелина. Изградена е от три земни пласта – базалтов, седиментен и гранитен. От движенията и процесите в земната кора зависят вида и структурата на земната повърхност.   

2. Геоложко развитие на земята

Земята като небесно тяло е възникнала преди 4.5 млрд години. Тя преминала през различни по продължителност и специфика периоди на развитие и оформяне на съвременният и вид.  Обособени са два най-големи периода (еона) в развитието на Земята: докамбрий (криптозой), състоящ се от две геоложки ери – архайска и протерозойска и фанерозой, включващ ерите палеозой, мезозой и неозой.

През архайската ера се образуват скалите и се формират сушевата повърхност на Земята, атмосферата и хидросферата, появяват се и най-примитивните форми на живот.

През протерозойската ера се появява кислорода в атмосферата и се развиват първите многоклетъчни организми. Про­дъл­жи­тел­ност­та и е око­ло 2-2.5 млрд.г. От нея са съхране­ни пре­дим­но ме­та­мор­ф­ни ска­ли. По­де­ля се на до­лен, среден и го­рен протерозой. През та­зи ера въз­ник­ва жи­во­тът на Зе­мя­та – при­ми­тив­ни вод­ни жи­вот­ни, водорасли, бак­те­рии.

Палеозойската ера (ерата на стария живот) е първата ера на Фанерозоя. Тя започва преди около 570 млн. г. има продължителност от 340-350 млн. г. Поделя се на 6 геоложки периода: камбрий, ордовик, силур, девон, карбон и перм. През тази ера се извършват Каледонските и Херцински тектонски движения, образуват се старите планини, развива се растителността върху сушата, възниква и обхваща големи площи дървесната растителност. За пръв път се появяват гръбначните животни - първоначално риби, след тях земноводни и нисши влечуги.

Мезозойската ера (ерата на средния живот) следва след палеозойската и започва преди около 320 млн. г., а про­дъл­жи­тел­ност­та и е око­ло 160 млн.г. Поде­ля се на три пе­ри­о­да – три­ас, юра и кре­да. През тази ера се очер­та­ват основни­те ли­нии на съв­ре­мен­ни­те конти­нен­ти. Разпадат се старите праконтиненти Гондвана и Лавразия. Фор­ми­ра се близ­ка до съв­ре­мен­на­та кли­ма­тич­на зо­нал­ност. Кли­ма­тът през Ме­зо­зойс­ка­та ера бил по-вла­жен. Рас­ти­тел­ност­та се обновила – сил­но се раз­ви­ли хвой­но­ви, пап­ра­то­ви растения. Сред жи­во­тин­с­кия свят започна­ли да пре­об­ла­да­ват вле­чу­ги­те, осо­бе­но през юра­та и кре­да­та – ди­но­зав­ри, плезиозав­ри, пте­ро­зав­ри и др. В края на Ме­зо­зойс­ка­та ера преоб­ла­да­ва­щи ста­ват покритосе­мен­ни­те рас­те­ния, а ди­но­зав­ри­те из­ми­рат.

Неозойската ера (ерата на новия живот) за­поч­на­ла пре­ди 65-67 млн. г. и про­дъл­жа­ва до на­ши дни. По­де­ля се на три геолож­ки пе­ри­о­да: па­ле­о­ген, не­о­ген и ква­тер­нер. През та­зи ера е за­вър­ши­ло оформянето на съв­ре­мен­ния об­лик на пла­не­та­та. През Не­о­зойс­ка­та ера е обра­зу­ва­на дебе­ла из­вет­ри­тел­на ко­ра вър­ху зем­на­та по­вър­х­ност и мно­жес­т­во леднико­ви нас­ла­ги. Господст­ва­щи ор­га­низ­ми ста­ват топ­лок­ръв­ни­те гръб­нач­ни жи­вот­ни и цвет­ни­те растения. През ква­тер­не­ра се по­я­вя­ва и раз­ви­ва чо­ве­ка.

3. Геосферен строеж на Земята: външни земни обвивки.

Около земната повърхност са формирани тъй наречените външни обвивки (геосфери). Те са диференциирани на основата на доминиращото природно вещество (природен компонент), което ги изгражда. Оформени са следните външни геосфери: атмосфера, хидросфера, литосфера, педосфера, биосфера.      
  
   3.1. Атмосфера (въздушната обвивка на Земята)
Това е механична смес от газове, водна пара и водни капчици, снежни и ледени кристалчета и прах. Тя се придържа към Земята поради силата на гравитацията. Нейното налягане е най-високо до земната повърхност, а във височина намалява. Разположена е между земната повърхност и космическото пространство, към което няма рязко очертана граница. Доминиращите по разпространение в нея природни газове са азот, кислород, аргон и др. Променливите съставки на атмосферата включват водни пари, въглероден диоксид, озон и др. Атмосферният въздух във височина постепенно се разрежда и напълно изчезва на височина около 1200 – 3000 км. Температурата на атмосферата се променя в различните нейни части. Оформени са основни слоеве.

   3.1.1. Строеж на атмосферата. Съществуват следните основни и междинни слоеве (преходи от едни към друг основен слой).

Тропосферата е разположена непосредствено до земната повърхност. Тя има височина от 7-8 км (полярните райони) до 17-18 км (екваториалните райони). Във височина температурата се понижава и водните пари и прахът намаляват. В нея е обхванат около 80% от въздуха на планетата. В тропосферата протичат атмосферните процеси и климатът, които обуславят условията за живот на Земята. На границата със стратосферата е образувана тропопаузата, междинния слой, в който температурата на въздуха е постоянна.

Стратосферата обхваща въздуха от 17-18 до 55-60 км над земната повърхност. На около 25 км височина е формиран озоновият слой, който поглъща вредните ултравиолетови лъчи на слънчевата радиация. Стратосферата прехожда към мезосферата чрез стратопаузата.
Мезосферата обхваща атмосферния въздух от 55-60 км до 80 км височина. Във височина температурата намалява и достига до -90οС. Навлизащите в нея космически тела се разрушават и изгарят частично или напълно като оставят светеща следа (метеори). Преходът към термосферата става чрез мезопаузата.

Термосферата (йоносферата) е атмосферен слой, обхващат въздуха между 80 и 1000 км. В него температурата се повишава и в горната част достига до към 1000 οС. Въздухът силно се йонизира и се появява явлението полярно сияние. Над термосферата и преди ексзосферата е оформана термопаузата.

Екзосферата е преходен слой силно разреден въздух който постпепенно изчезва към космическото пространство.  

   3.1.2. Основни процеси в атмосферата. 
За атмосферата като природна геосфера са характерни процесите: трансформация на енергия и топлообмен; гравитация и атмосферно налягане; атмосферна циркулация – движение на въздуха, пренос на топлина и влага; обмен на влага. Трансформацията на енергия и обменът на топлина са основни процеси в земната атмосфера. Основен източник на енергия е Слънцето. 

Достиганалата до атмосферата слънчева радиация преминава през процеса трансформиране на енергия  (видоизменяне). На горната граница около 35% се връща обратно към космоса (отразена радиация). Около 23% се разсейва в самата атмосфера (разсеяна радиация). Атмосферата поглъща около 15% от слънчевата радиация (погълната радиация). През атмосферата преминава и достига и нагрява земната повърхност около 27% от радиацията (пряка радиация). Пряката и разсеяната радиация (сумарна слънчева радиация) пряко влияят върху развитието на процесите на и около земната повърхност. Част от получената радиация се връща обратно към приземните слоеве на атмосферата. Количеството получавана и отразявана радиация зависи предимно от вида и цвета на земната повърхност. Върху топлообмена в атмосферата и на земната повърхност силно влияние имат не само слънчевата радиация, но и формата и движението на Земята, видът на подстилащата повърхност и някои явления в атмосферата като прозрачност на въздуха и облачност. 

Обменът на влага е процес, който протича между земната повърхност (сушева и водна) и атмосферата. Характерно за тези процеси са изпарението на влага от Световния океан, земната повърхност, почвата и растителността. Влагата във вид на водна пара постъпва в атмосферата. Там се осъществяват промените на агрегатното състояние на водата – от водна пара до водни капчици, снежни и ледени кристалчета и валежи от дъжд, сняг и градушка. Чрез процесите в атмосферата се реализира кръговрата на водата.

Атмосферната циркулация е процес на движение и обмен на въздух между различни части на атмосферата. Основен двигател на този процес е атмосферното налягане. Въздухът се движи от местата с високо към местата с ниско налягане (вятър). На Земята се формират големи въздушни маси със сходни свойства. Те са екваториални, тропични, умерени и полярни, както и океански и континентални. Преместването (адвекцията) на тези големи въздушни маси формира общата атмосферна циркулация (пасати, мусони, циклони, антициклони) на Земята. Влиянието на формите на релефа върху свойствата на въздуха формира местната циркулация (местни ветрове – фьон, бриз, бора и др.). Чрез циркулацията на въздуха се формира времето и климата на отделни части от земната повърхност. В резултат от протичането на тези процеси в тропосферата се формират времето и климата на Земята. На Земята под влияние на процесите в атмосферата са формирани климатични пояси със специфични характеристики. Такива са:

Източник: klimadiagramme.de
Екваториален климат – постоянно високи температури, незначителни годишни и денонощни температурни амплитуди, голяма сума на валежите (около и над 2000 мм), без оформени годишни сезони;
  
Субекваториални климати – целогодишно високи температури, малка температурна амплитуда, разпределение на валежите по сезони (сух и влажен)

Тропични климати: 
  • тропичен сух с постоянно висока годишна температура, големи денонощни температурни амплитуди, по-значими годишни температурни амплитуди, незначителни валежи (под 300 мм);
  • тропичен влажен с постоянно високи температури, по-малки, но осезателни годишни температурни амплитуди, обилни валежи, обикновено с мусонен характер, през един сезон; 
Субтропични климати с четири годишни сезона, мека зима (през средни температури над нулата) и валежна зима, сухо и горещо лято, различни по количество валежи;

Умерени климати с четири годишни времена: а) морски с по-мека зима (средни температури над нулата) и прохладно лято, по-значими по количество валежи; б) континентален със снежна зима, горещо до прохладно лято, големи температурни амплитуди (над 20οС), умерени по количество валежи с летен максимум.

Субполярни климати с отрицателни средногодишни температури, големи температурни амплитуди, много дълга и студена зима, хладно лято, много кратки преходни сезони (пролет и есен), малки по количество валежи, предимно от сняг;

Полярни климати с много ниски средни температури, целогодишно студено време, силни студени ветрове, незначителни валежи, предимно от сняг.   

Планински климати – видоизменени климати под влияние на надморската височина, отличаващи се с по-ниски температури, по-силни ветрове, по-обилни валежи с сравнение с климатите на околните на планините земи.

3.2. Хидросфера (водната обвивка на Земята). Тя е съвкупност от всички води на планетата, независимо от тяхното агрегатно състояние. В нея се включват два основни дяла: води на Световния океан и води на сушата.

   3.2.1. Води на Световния океан. Световният океан включва всички взаимосвързани океани и морета, които имат общи свойства като обща по височина повърхност и соленост на водите. В него са акумулирани 94% от водите на Земята. Океаните на Земята са 4: Тихи океан (179.7 млн км2), Атлантически (91.6 млн. км2), Индийски (76.2 млн. км2) и Северен ледовит (Арктичен) океан (14.7 млн. км2). В океанското дъно ясно са оформени следните елементи на релефа: шелф (до 200 м. дълбочина), континентален склон (до 2500 м), океанско дъно (над 2500 м дълбочина). Най-големи площи заема океанското дъно – около 75% от общата площ на океаните. В океаните са развити: срединни океански хребети, океански ровове, падини, подводни планини, континентално подножие, абисални равнини, подводни долини и каньони. Моретата са свързани със океаните. Те са от два вида: а) вътрешни морета, свързани с океаните с проток или система от протоци. Могат да са вътрешноконтинентални, разположени в континент (Балтийско море) и междуконтинентални (Средиземно, Черно, Червено и др. морета); б) крайбрежни (периферни), обособени от океаните и разположени край бреговете на континент (Северно море, Южнокитайско море, Карско море и др.). Отделени са от океаните чрез острови, полуострови и подводни прагове.  

   3.2.2. Води на сушата. Обхващат всички води на земната повърхност и под нея. Имат незначителен относителен дял от водите на Земята, но са с най-голямо значение за живота и стопанската дейност на хората. Водите на сушата се поделят на две големи групи: повърхностни (повърхностнотечащи) и подземни води.
              
Повърхностнотечащи води. Имат незначителен дял от 0.2% от водите на Земята (реки и езера), но са с най-голямо значение за живота и стопанската дейност на хората. Към тях се отнасят реки, езера, блата и ледници.

Реките са постоянни водни потоци по земната повърхност. Водите им се събират от дъждовете, топенето на снега и на ледниците, извори на подземните води. Реките имат оформени извори, течение, притоци и устие. Те събират водите си от определена водосборна площ. От големината и спецификата на тази площ и предимно от климата зависи водното количество и режимът на реката. Според доминиращото подхранване реките имат: ледниково, снежно, дъждовно, карстово или смесено (дъждовно-снежно, снежно-дъждовно) подхранване. Режимът на реките (разпределението на речния отток през годината) зависи предимно от климата. С постоянно пълноводие са реките в екваториалния пояс. С оформени сезонни пълноводия и маловодия са реките в субекваториалния, субтропичния, умерения и субполярния пояси и при мусонен климат. Големината на реките се определя по два основни показателя: количеството вода, преминаващо през реката (водния отток) и по дължината на водното течение. Прието е, че най-дългата река на Земята е Нил (6671 км), а най-пълноводната – Амазонка (средно около 220 хил. м3/сек). Големите реки имат важно стопанско значение за речен транспорт, производство на електроенергия, напояване, туризъм и др. Сред големите реки са: Южна Америка – Амазонка, Парана и Ориноко; Северна Америка – Мисисипи, Сейнт Лорънс, Маккензи, Колорадо; Африка – Нил, Замбези, Нигер; Азия – Хуанхъ, Янцзъ, Об, Енисей, Лена, Ганг, Инд, Тигър и Ефрат; Европа – Дунав, Рейн, Волга, Днепър, Одер; Австралия – Мъри и Дарлинг.        
      
Езерата са водни басейни на сушата, образувани в понижения на земната повърхност, в които се е събрала вода. В зависимост от произхода на котловините те са: а) тектонски, образувани в тектонски понижения на земната повърхност (Байкал, Мъртво море, Рабишко езеро и др); б) крайморски, образувани чрез преграждане на морски залив (лагуни – Поморийско езеро) или потъване на речни устия (лимани – Днепровски лиман, Варненско езеро и др.); в) крайречни, образувани в стари части на речното легло (старици – Сребърна и др.); вулкански, образувани в кратерите на вулканите; ледникови, образувани в пониженията на циркусите и край морените; карстови, образувани чрез запълване с вода на запушени понори; свлачищни, образувани зад свлечена земна маса. В зависимост от съдържанието на соли във водата са пресноводни (Големите североамерикански езера, Байкал, Танганика и др.) и солени (Мъртво море, Голямото солено езеро, Еър, Чад и др.). В зависимост от оттока на водата езерата са: безотточни (Балхаш, Каспийско море, Аралско море, Чад и др.); отточни, от които извира река (ледниковите езера в Рила и Пирин) и проточни, в които се вливат една или множество реки, но извира река (Байкал – 336 притока и извира р. Ангара). Най-голямото по площ и обем на водата езеро е Каспийско море, най-голямата дълбочина имат езерата Байкал (1642 м) и Танганика (1470 м).

Блатата са образувани в малки и плитки понижения на земната повърхност, които са запълнени със застояла вода и обрасли с водолюбива растителност. Характерни са за места с излишък на влага и водонепропускливи скали на земната повърхност. Много характерни са за природните зони на тундрата, тайгата, екваториалните и влажните тропични гори, пониженията в планините. С много блата с голяма площи са районите на Канадските северни територии, Западносибирската низина, Североизточните райони на Европа, Ирландия, Амазония и др.   
    
Ледниците са акумулирали огромни запаси от прясна вода в твърдо състояние. В ледовете е акумулирана 1.7% от водата на Земята. Ледниците са характерни са за полярните и планинските райони на Земята. Има два основни типа ледници. Континенталните ледници са с голяма площ и покриват почти цялата повърхност. Най-големи са те в Антарктида. Континентален тип ледници има в Гренландия и островите в Северния ледовит океан. Планинските ледници са от три подтипа: а) скандинавски ледници, намиращи се на плоски планински части, върхове, плата и ридове; б) алпийски ледници, развити в планинските склонове (ледниците в Хималаи, Анди, Алпи, Кордилери и др.); в) долинни ледници, образувани и движещи се в долините в планините. Ледниците на Земята покриват площ от около 16 млн. км2, а в тях е акумулиран 25 млн. м3 лед.

Поздемни (подпочвени) води. Това са води, които са акумулирани в земните пластове. Имат дял 4% от общите запаси на вода в хидросферата. Те са с различен произход – инфилтрирани (просмукани) дъждовни, снежни и ледникови води и ендогенни води. Поделят се на: а) грунтови води, акумулирани в повърхностния водопропусклив пласт, под който има друг водонепропусклив пласт. Много характерни са за алувиалните низини, котловинните дъна, речните тераси, наносните конуси и др. б) артезиански (напорни) води, акумулирани във водопропусклив земен пласт, разположен между два водонепропускливи пласта. Най-големият артезиански басейн е в Австралия. Известен е Парижкият артезиански басейн и др.; в) минерални води, съдържащи разтворени в тях различен обем и различни по вид минерали. Те могат да имат различна температура. Обикновено изворите им са в районите с дълбоки разкъсвания на земните пластове. Известни в света са минералните извори във Франция (Евиан, Виши и др.), Чехия (Карлови вари), Германия, САЩ, Грузия (Боржоми) и др. страни; г) карстови, акумулирани в кухини във варовитите скали.

Извори. Подземните води излизат на повърхността в местата, където водоносният пласт е пресечен от долина. Това място се нарича извор. Изтичащата от изворите вода образува малки потоци, които като се слеят образуват реки. В зависимост от начина на изтичане на водата на земната повърхност различават следните видове извори: възходящи, низходящи, артезиански (водата излиза на повърхността под налягане) и гейзери (периодично изтласкване във вид на вертикална струя на подземни горещи води). Гейзерите са характерни за районите с настояща или минала вулканска дейност (Йелоустоун, Камчатка, Нова Зеландия).

 3.2.3. Процеси в хидросферата. Главният процес, който протича в хидросферата и е свързан с атмосферата и литосферата е  кръговрата на водата, преминаването от течно във въздухообразно и твърдо състояние и обмен на между Световния океан и сушата. От съществено значение са процесите на изпарение, осъществявани както от водните басейни, така и от земната повърхност, почвата, растителността и ледниците. Кондензацията на водните пари се осъществява предимно в атмосферата. Особено значение за формиране на природните условия имат процесите на обмен на влага между Световния океан и континентите. Това става чрез преноса на въздушните маси и съдържащата се в тях влага. Друг съществен процес е стичането (оттока, стока) на водата по земната повърхност от високо към ниско под влияние на силата на тежестта. Този процес формира речния отток и осъществява преноса на вода по земната повърхност и от континентите към моретата и океаните.
Значим процес е и движението на водата във водните басейни и особено в Световния океан. Осъществяват се колебателни вълнообразни движения – морски и езерни вълни, породени от силата на вятъра, вулканските изригвания, земетресенията, различията във водните слоеве и др. Значимо проявление имат и постъпателните движения на водите чрез океанските и морските течения. Тези премествания на вода с различна температура влияят върху формиране на климата по крайбрежията на континентите. При студени течения – сух климат и пустини (Перуанско, Калифорнийско, Бенгелско, Канарско и др.). При топли течения – влажен климат и влажни гори (Бразилско, Гвинейско, Гвианско и др.). Съществено влияние върху природните процеси, живота и дейността на хората имат периодичните промени на водното равнище – приливи и отливи, формирани гравитацията  на Луната.                   

3.3. Литосфера.
Това е скалната (каменната) обвивка на Земята, изградена от различните видове скали и минерали. Тя обхваща земната кора и най-горната част на мантията. Формира сушевата повърхност и дъното на океаните и моретата.

3.3.1. Строеж на литосферата. Тя е изградена от различни видове скали и минерали.   
Видове скали. В литосферата има огромно разнообразие от минерали и скали. Най-общо скалите според своя произход се поделят на магмени, седиментни и метаморфни.

Магмените скали са образувани чрез застиване на магма и нейното кристализиране. Образуваните скали са масивни и здрави. В зависимост от това къде става изстиването и скоростта на образуването на скалите, има две разновидности магмени скали – интрузивни и ефузивни. Интрузивните скали са образувани под земната повърхност и магмата е изстивала бавно и е кристализирала пълно. Образувани са много здрави скали като гранит, сиенит, диорит, габро и др. Ефузивните скали са образувани чрез изстиване на лава върху земната повърхност, скоростта на изстиването е по-голяма и скалите са образували при непълна кристализация на веществото. Образуват се базалт, андезит, риолит и др. скали. При вулканската дейност се образуват и по-слаби скали като туфи, туфити, туфобрекчи и др.

Седиментните скали са природни ми­не­рал­ни об­ра­зу­ва­ния, съз­да­де­ни чрез утаяване, преобразуване, уплътняване и обезводняване на утайки. Тези процеси се осъществяват във водни басейни или на сушата. От­ли­чи­тел­ната им осо­бе­ност е тяхната сло­ис­тост. В за­ви­си­мост от своя про­из­ход те са: ме­ха­нич­ни (пясъчници, конгломерати, брекчи и др.), хи­мич­ни (гипс, анхидрит и др.), глинести, би­о­ген­ни (варовици, доломити, бигор и др.).

Метаморфните скали са при­род­ни мине­рал­ни об­ра­зу­ва­ния, вид ска­ли, чии­то мине­ра­лен със­тав и стро­еж са на­пъл­но или частич­но пре­об­ра­зу­ва­ни. Те се об­ра­зу­ват при про­мя­на на физико-химични­те ус­ло­вия – тем­пе­ра­ту­ра, на­ля­га­не, хи­ми­чес­ко въздейс­т­вие. Ка­то из­хо­ден матери­ал слу­жат маг­ме­ни, се­ди­мен­т­ни и по-ста­ри метаморф­ни ска­ли. Промененият минерален състав формира нова скала, например от варовик – мрамор, от гранит – гнайс и т.н.  Ме­та­мор­ф­ни по про­из­ход са ска­ли­те – гнайс, кристалинни шис­ти, ам­фи­бо­ли­ти, слю­де­ни шис­ти, мра­мо­ри и др.

Полезни изкопаеми. Това са при­род­ни об­ра­зу­ва­ния, ве­щес­т­ва или тела, ко­и­то се използват от чо­ве­ка в ес­тес­т­ве­ния им вид или след пре­ра­бот­ка. Би­ват твър­ди (въглища, торф, битуминозни шисти, руди, нерудни минерални), теч­ни (нефт) и газообразни (природен газ). По произход са ор­га­нич­ни и не­ор­га­нич­ни. Разположени са в земната кора. Групират се на: горив­ни, руд­ни (ме­тал­ни) и не­руд­ни (неметални). Имат различно разпространение. Находищата са в пряка връзка с геоложките процеси и палеогеографските условия в миналото.

Горивните полезни изкопаеми (въглища, нефт, природен газ, торф, битуминозни шисти) са с органичен произход и са много неравномерно разпространени. Големи залежи на въглища има в Русия, САЩ, Бразилия, ЮАР, Германия, Украйна, Полша, Индия и др. Нефтът е с ограничени залежи, съсредоточени предимно в няколко района на света – Персийския залив (Саудитска Арабия, Ирак, Иран, Кувейт и др.), Каспийско море, Северно море, Нигерия, Венецуела и др. Значими запаси на природен газ има в Западен Сибир, Персийския залив, Северно море, Северна Африка и др.

Рудните полезни изкопаеми осигуряват основните метали и суровини за металургията. Те обхващат различни групи метални суровини: руди на черните метали (железни, манганови, хромови) – Русия, Бразилия, САЩ, Индия, Китай и др.; руди на цветните метали (оловно-цинкови, алуминиеви, медни и др.) – Австралия, Перу, Боливия, Канада, Конго и много др.; руди на благородните метали – злато (ЮАР, Русия и др.), сребро (Мексико), платина; руди на радиоактивните метали – Австралия, САЩ, Канада и др.; Нерудните полезни изкопаеми са природни минерални суровини, които не съдържат метали. Използват се като суровини в различни промишлени отрасли и в строителството. Сред тях попадат скъпоценните камъни, мраморите, графита, фосфоритите, глините и различни видове скали.       

Литосферни плочи. Земната кора е нестабилна, понеже под нея се намира полутечната магма. Процесите в астеносферата предизвикват редица движения на земните пластове над нея. Формирали са се редица монолитни късове от земната кора, наречени литосферни плочи. Те имат различна големина и строеж. Оформени са следните плочи: Тихоокеанска, Евроазиатска, Африканска, Антарктическа, Индо-Австралийска, Североамериканска, Южноамериканска, Наска, Кокос, Карибска, Филипинска и др.. При движението на плочите се формират зони на раздалечаване (спрединг), в които се образуват нова земна кора и срединните океански хребети. При стълкновение на плочите се издигат планини (Алпо-Хималайската планинска система) и има чести земетресения. При подпъхване на една плоча под друга (субдукция) се образуват океанските ровове и островни дъги, а земните пластове на подпъхващата се литосферна плоча се разтопяват в мантията.    

   3.3.2. Процеси в литосферата. В литосферата се осъществяват редица физични, химични, геоложки и геоморфоложки процеси. Особено място имат процесите свързани с образуването и изменението на скалите и земните пластове. Те водят до промени на формите на земната повърхност. Тези процеси се поделят на вътрешни (ендогенни) и външни (екзогенни).


Ендогенните процеси включват:  
Магматизъм – навлизане на магма в земните пластове, застиване и образуване на нови скали, рудни жили и т.н. Образуват се големи геоложки тела като като батолити, лаколити, щокове, дайки и магмени интрузивни скали. При излизането на магмата на земната повърхност (лава) има вулканска дейност и образуване на магмени ефузивни скали. Вулканите са съсредоточени предимно в границите райони на отделните литосферни плочи;

Седиментация – наслагване на разрушен изветрителен материал, неговото уплътняване, преобразуване и създаване на седиментните скали. Най-често тези процеси се осъществяват в дъното на водни басейни;

Метаморфизъм – преобразуване на скалите чрез прекристализация  под влиянието на висока температура и високо налягане;

Тектонски движения – сравнително бързи вертикални и хоризонтални размествания и разкъсвания на земните пластове и образуване на: разломи (място на разкъсване и разместване на земните пластове); образуване на възседи, подседи, отседи и навлаци – форми създадени при разместване и разкъсване на земните пластове; флексури – разместване на земните пластове без разкъсване, но с места на изтъняване; хорстове (Беласица) – издигане на отделни блокове по линията на разломите; грабени (Горнотракийска низина, Софийска котловина) – потъвания на отделни блокове по линията на разломите.

Земетресения. На земната повърхност тектонските движения предизвикват внезапни люлеения на земната повърхност, на сградите и предметите върху нея. Те могат да бъдат предизвиквани и от вулканизма. Разместванията на земните пластове и веществото в тях предизвикват сеизмични вълни, които се предават на големи разстояния. Всяко земетресение има своето огнище (хипоцентър) и място на земната повърхност с най-силно проявление – епицентър. Най-земетръсните райони на Земята съвпадат с граничните зони между литосферните плочи (тихоокеанското крайбрежие на Северна и Южна Америка, Малайския архипелаг, Японските острови, Средземноморието и др.). Земетресенията водят да нарушения и промени на земната повърхност, разрушения на сгради и съоръжения, загиване на хора и .   

Колебателни движения – бавни издигания и понижавания на земната кора, водещи до промяна на бреговата линия на континентите и океаните, увеличаване на надморската височина и др.

Нагъвателни движения – нагъване на земните пластове под влияние на страничен натиск и образуване на гънкови форми – антиклинали (изпъкнали части на гънките) и синклинали (вдлъбнати части на гънките). Гънките могат да бъдат изправени (правилни), наклонени, полегнали, разкъсани. Характерни са за планински райони (Стара планина, Предбалкан и др.). Най-голямата планинска система на Земята е Алпо-Хималайската, свързваща планините от Пиринейския полуостров до Австралия.


Екзогенните процеси включват: 
Изветряне – разрушаване на скалите на земната повърхност под влияние на промените в температурите, механични въздействия, химични процеси и биогенни фактори. В резултат от протичането на този процес се образува изветрителна покривка;Водна ерозия – разрушаване на скалната повърхност и отнасяне на разрушения материал, водещи до образуване на негативни форми на релефа – бразди, ровини, оврази, долове, речни долини, долинни разширения;

Екзарация – рушителната дейност на ледниците, водеща до разрушаване и преместване на материал от земната повърхност и формиране на специфични форми – шхери, морени, циркуси, карлинги, трогови долини и др.;

Абразия – рушителната дейност на океанската и морската вода и създаване на бреговите форми на релефа (клиф, прибойна ниша, абразионна равнина и др.)  и различни типове брегове – далматински, риасов, фиордов, лагунен, лиманен и т.н.;

Коразия – рушителната дейност на вятъра, при която носените песъчинки рушат земната повърхност и скалите. Характерна е предимно за пустинните райони;

Карстов процес -  химично изветряне на карбонатните скали под влияние на дъждовната вода. Образуват се различни форми на земната повърхност (кари, понори, ували, слепи долини, суходолия, карстови полета). Под земната повърхност просмукващите се води образуват пропасти, галерии, пещери, а в тях сталактити, сталагмити, сталактони, драперии и др.    

Денудация. Това е процес на оголване на скалите чрез отнасяне на изветрителния материал и неговото наслагване на ново, по-ниско място. Това става чрез водната ерозия (отмиване, размиване), дефлацията (отвяване), отнасянето при движението на ледниците и др.

Акумулация. Това е процес на наслагване на носените от водата, ледниците, вятъра разрушени материали на ново място. Причината за акумулацията е намаляване на скоростта на водното течение, на вятъра и топенето на ледниците. Образуват се различни форми на земната повърхност: а) създадени от наслагване на носените от течащата вода наноси – речни тераси, алувиални острови и низини, наносни конуси; дефлационни (създадени от носения от вятъра и отлаган пясък) форми – дюни, ергове, бархани, валове; ледникови – морени (челна, дънна, странична морена), ози, ками, зандрови полета.

Антропогенизиране. Това е процес на изменение на земната повърхност под влияние на човешката дейност. Включва добивът на полезни изкопаеми (мини и кариери), строителството на канали, язовири, тунели, диги, насипи, пътища, съоръжения, сгради и други.

3.4. Педосфера.
Обхваща прекъснатата почвена покривка на Земята. Почвата е повърхностния рохкав слой на земната повърхност. Той е прекъснат, понеже почва се образува само върху сушевата повърхност при наличие на подходящи природни условия (изветрителен материал, топлина, влага и растителност).   

   3.4.1. Структура на почвата. Почвите са изградени от три основни съставки: а) твърда съставка, която се състои от минерали от изветрелите скали (минерален състав)  и органична съставка (гниещи останки от растения и животни и дейност на микроорганизми). Наличието на органичната съставка позволява образуването на хумус. Той осигурява хранителните вещества за растенията; б) почвена влага, акумулирана от дъждовните води и напояването; в) почвен въздух, проникващ от атмосферата и запълващ порите. Почвата е структурирана на частици с различна форма и големина. Въз основа на тях структурата и може да бъде: троховидна, буцеста и зърнеста. Почвите имат различна мощност (дълбочина) от няколко десетки сантиметри до няколко метра. В тях са оформени няколко хоризонта:  а) Повърхностен хумусно-акумулативен (хумусен) хоризонт („А”); б) Преходен от хумусния хоризонт към основната скала (илувиален) хоризонт („В”); в) изветряла почвообразуваща скала („С”).

В зависимост от структурата и главното свойство (плодородието) почвите са много разнообразни. Формирани са различни типове, класове и видове почви, подредени в единна класификация от ФАО (световната организация по земеделие и прехрана). Почвите се поделят на две много големи групи: зонални и азонални. Зоналните типове почви (латерити в екваториалния пояс; кафяви горски, черноземни, подзолисти, сиви горски в умерения пояс и др.) имат разпространение повлияно от климата, а азоналните (алувиално-ливадни, хумусно-карбонатни и др.) - на друго природно влияние, предимно на скалната основа.

   3.4.2. Процеси в педосферата.
Почвообразуващ процес. Това е главният процес в педосферата. Той протича под влиянието на следните почвообразуващи фактори: а) скална основа – осигурява изветрителния материал и минералите в почвата; б) релеф – влияе чрез изложението и наклона на склоновете, надморската височина; в) влияе чрез осигуряването на необходимата топлина и влага за протичане на почвообразуващите процеси и развитието на растенията; г) растителността – осигурява преобладаващата част от органичното вещество в почвата и формиране качеството на хумуса; д) човешката дейност – променя естественото развитие на почвообразуващия процес и свойствата на почвата. В почвообразуващия процес се включват и процесите на: образуване и натрупване на хумус; глинообразуване; излужване (пренасяне от горните почвени хоризонти към по-долните на разтворими соли и карбонати); оподзоляване (натрупване на растителни отпадъци на повърхността, забавяне на минерализацията, обедняване на съдържанието на азот, натрупване в горния хоризонт на пясък); минерализация на органичното вещество (разлагането му и неговото превръщане в неорганично).

Деградационни процеси. Това са процеси, които водят до унищожаване на почвата и намаляване на нейното плодородие. Това са: водна ерозия (измиване и отнасяне на част или целия почвен пласт); ветрова ерозия (отнасяне от вятъра на раздробените плодородни частици на горния хумусен хоризонт); замърсяване (внасяне в почвата на химични вещества и метали); засоляване (чрез прекомерно напояване); заблатяване (чрез прекомерно напояване и повишаване равнището на подпочвените води).

Състава, структурата, мощността и протичащите почвообразуващи процеси формират нейното плодородие. Това е способността на почвите да удовлетворяват потребностите на растенията от хранителни вещества, влага, въздух и среда за развитието. Общо в света намаляват обработваемите почви, намалява естественото почвено плодородие, а това води до намаляване на ресурса за изхранване на населението на Земята. 

3.5.  Биосфера.
3.5.1. Състав и структура на биосферата. Биосферата е земната обвивка, включваща живите организми. Тя, подобно на хидросферата и педосферата, е прекъсната. Животът се развива само при наличието на подходящи природни условия. В състава на биосферата се включват микроорганизми, гъби, растения и животни. Те обитават определена природна среда и се намират в съчетание, взаимна връзка и въздействие помежду си. Формирани са различни обединения на живота. Това са: екосистеми, които са природни комплекси, образувани от живите организми и обитаваната от тях природна среда; биоми (природни зони), големи съобщества от организми и средата, която обитават в определен географски пояс и са обусловени от зоналността на климата; биоценози, устойчиви организмови съобщества от растения, животни, гъби и микроорганизми; фитоценози – растителни съобщества; зооценози – животински съобщества.     

   3.5.2. Процеси в биосферата. Основните биотични процеси са: а) фотосинтезата – създаването под влияние на топлина, влага, светлина и хранителни вещества на ново органично вещество; б) минерализация (разлагане на органичното вещество); в) кръговрат на енергията – превръщане на слънчевата енергия в жизнена (биотична) енергия на организмите; г) кръговрат на веществото и хранителни вериги 
           

4. Взаимодействие между геосферите

Геосферите взаимно си влияят чрез обмен, пренос и преобразуване на вещество и енергия. Чрез формираната климатична система в атмосферата се формират условията и предпоставките за изменение на земната повърхност и формите на релефа, кръговрата на водата, осигуряване на необходимите топлинни условия и влага за развитие на растенията и т.н. Биосферата се развива на основата на развитието и съществуването на вода, почва, въздух и слънчева светлина. Състоянието на хидросферата е в пряка зависимост от движенията на земната кора, формите на земната повърхност, топлината на приземния слой въздух и т.н. Всяка промяна в отделна геосфера се отразява на състоянието и функционирането на другите геосфери. Резултатът от взаимодействието на геосферите е формирането на природна среда, като необходимо условия и фактор за развитие на живота и на човечеството.

Вазимодействието между геосферите се осъществява най-интензивно в географската обвивка на Земята. Тя е сложен природен комплекс, формиран при взаимното проникване и въздействие на литосферата, хидросферата, атмосферата, педосферата и биосферата. Тя обхваща горната част на литосферата (до 5-7 км дълбочина), долната част на атмосферата (тропосферата), целите хидросфера, педосфера и биосфера, т.е. онези части на геосферите, които формират природните условия за живот на човека и достъпа му до природни ресурси.