Атмосфераның қазіргі пайда болу тарихы
Заттар атмосферада (латынша – атмос-сфера) балқыған күйде болғандықтан ағуға деген икемділігі өте жоғары болады. Жер қабығында сызат пайда болған сәттен астеносфераның заттары магма түрінде сыртқа шыға бастайды. Мантияның осы бөлігінде вулкандардың тамырлары орналасқан. Сондай — ақ осы жерде заттардың өзгеруі жүреді. Бұл қабатта энергияның бөлінуі мен жинақталуы арқасында вулкандар мен жер сілкінісін, жер қыртысының бөліктерінің тұрақтылығы мен қозғалмалылығын туғызатын үрдістер орын алады.
Магма жыныстардың кейбір ғана минералдарынан түзілетіндіктен, ол құрамы жөнінен де бастапқы жыныстардан бөлек болады. Оның құрамы базальт қабатына ұқсас, ал салмағы мантияның тереңірек жатқан қабаттарынан елеулі түрде аз болады.
Жеңіл базальтты магманың бөліктері Жердің бетіне шығып, суып нәтижесінде қатып қалған. Ауыр силикаттардың мантияның терең қабаттарына төмендеп және Жердің бетіне базальтты магмалар неғұрлым көбірек шыққан сайын, Жерді тұтас жауып тұрған базальтті қыртыс пайда болған.
Сонымен, базальтты қыртыс, мантия және ядроның таңдамалы (аумақтық) балқуы үрдісінің нәтижесі екендігі бізге белгілі болды. Бұл таңдамалы балқу үрдісі, бастапқы магманың дифференциациялану және жер қабығын құрайтын тау жыныстарының түзілу процестерінің ұзақ тізіміндегі алғашқы үрдіс болуы да мүмкін. Химиялық үгілу екінші үрдіс болып есептеледі.
Жердің беті немесе жер қыртысы, яғни литосфераның қалыңдығы континенттерде 40-60 шақырым және мұхиттардың түбінде 7-10 шақырымға дейін жетеді. Ол геосфераның беті суып, құрамында су және еріген газдары бар базальтты магманың Жердің бетіне шығуы нәтижесінде пайда болған, сонымен қатар бұл үрдіс базальтты литосфераның түзілуіне де себеп болған. Базальтты литосфераның түзілуі вулкандардың белсенділігінің күрт артып, жер қойнауынан азот, көмірқышқыл газы, сутегі және су буларының шығуына себеп болды.
Осылай, біздің ойымызша, Жердің атмосферасы мен гидросферасы пайда болған, бастапқы кезде олардың барлығының да қайнар көзі вулкандар болған. Атмосфера мен гидросфера метан, су булары, аммиак, сутегі, азот және көміртегі тотықтарының біршама бөліктерінен түзілді. Осындай элементтер мен заттар біздің заманымыздағы вулкандар шығаратын газдардың құрамында да бар. Бос оттегі болған жоқ. Оттегі түгелдей дерлік химиялық қосылыстардың құрамында болған.
Жер тарихының бастапқы кезеңінде атмосфера мен гидросфера аса жоғары температураның әсерінен, қосарланған күйде, яғни атмогидросфераны құрады, қазіргі кездегідей бөлінген жоқ. Осыдан кейін орын алған геохимиялық, геологиялық үрдістерге және температураның төмендеуі әсерінен таяз Әлемдік мұхит пайда болып, бірте-бірте оның көлемі ұлғайып қазіргі кездегі көлеміне жетті.
Су буы конденсацияланып, жаңбыр болып жауып отырды, нәтижесінде ол базальтты жыныстарды шайып, тұздарын ерітіп, жыныстардың бөлшектерін үгітіп, оларды төмен аймақтарға шығарып көлдерді түзді. Бұл көлдер көбейіп, бір-біріне қосылып, бастапқы мұхитты құрды.
Әлсіз гравитациялық күштер мен жоғары температураның әсері, планета пайда болған кездегі ұшқыш заттардың көпшілігінің планета аралық кеңістікке шашырап кетуіне себеп болды. Бұл кезде ұшпайтын минералдар – силикаттардың құрамындағы оттегінің мөлшері салыстырмалы түрде жоғарылады. Азоттың басым бөлігі ұшып кетті, себебі нитридтер тұрақсыз және оңай ұшып кетуге бейім. Сол себепті қазіргі кезде планетамыздағы көміртегінің мөлшері 0,034 %.
Жалпы қарағанда Жер сыртқы қабығы жоқ ортасынан бөлінген жұмыртқа секілді: бұнда жердегі жер қабығы — жұқа қабықша болса, мантия дегеніміз — сұйық ақуыз, ал ядро — жұмыртқаның сарысы.
Осылайша алғашқы геосфераның алдымен қатты қызып, кейіннен суып кетуі Жердің материясының әртүрлі агрегаттық күйлеріне: қатты қызған ауыр металлдық ядро, балқыған жабысқақ мантия, қатты литосфера, сұйық гидросфера және газды атмосфераға дифференциациялануына әкеліп соқты.
Жер эволюциясындағы негізгі үрдісі заттардың әртүрлі салмақтарына байланысты гравитациялық дифференциациялануының нәтижесіндегі салмағы ауыр заттардың төмен, Жердің орталығына түсіп, ал салмақтары жеңілдеулері жоғары көтерілуі. Осының нәтижесінде Жер қабаттарға – неғұрлым терең қабаттардың массасы ауыр заттардан құралатындай бөлінді.
Қазіргі кезде Жердің қабаттары жоғарыдан тереңге қарастырсақ төмендегідей:
1) атмосфера (5.3 х1021 г ауа – Жердің массасының 1/0000001);
2) гидросфера (1.46 х1024 г су — Жердің массасының 1/4000);
3) жер қабығы (4.7 х1025 г, орташа қалыңдығы 33 км — Жердің массасының 0.8 %);
4) мантия (Жердің көлемінің 83% және массасының 65%);
5) ядро (Жердің массасының 34%).
Жердің қозғалмалы қабаттары — атмосфера мен гидросфераның түзілуі оның қатты қабатын құрайтын тау жыныстарының бұзылу үрдістеріне әкеліп соқты. Мысалға, атмосферасы мен гидросферасы жоқ Ай мен Меркурийдің бетінде тау жыныстары осындай деңгейде бұзылмайды, сондай – ақ аталған планеталарда аспан денелерінің құлауынан қалған кратерлер көп уақытқа дейін сақталады.
Біздің планетамыздың формасы онда материктер мен мұхиттар орналасқандықтан аса күрделі. Оның күрделілігі соншалық, жердің бір нақты геометриялық фигурамен теңестіру мүмкін де емес. Сондықтан Жердің бетін сипаттап, оның моделін жасау үшін “геоид” деген түсінік енгізілген. Бұл ойдан шығарылып отырған түсінік, яғни бейнелі түрдегі дүниежүзілік мұхит суларының кезкелген нүктесінен алғанда Жер «орталығына» перпендикуляр шама. Осындай геоидтің бетінен Жердің центрі 6370 км тереңдікте орналасқан.
Соңғы жылдардағы Жердің бетін жасанды серіктер арқылы зерттеудің нәтижесінде оның жүрекке ұқсас екендігі анықталды. Осыған сәйкес Жерді – кардиоид деп атау ұсынылды. Оңтүстік полюсте планета сыртқа қарай шығыңқы болса, солтүстік полюсте ішке қарай сығылған. Жердің осындай нысанының себебі ғылымда әлі күнге дейін қанағаттандырарлық түсіндірме тапқан жоқ.
Географиалық деректер
Жер шарын жан-жағынан атмосфера деп аталатын ауа қабығы қоршап жатыр.Ол — Жердің ең сыртқы қабығы. Ауаның жұқа қабаты түссіз болады. Атмосфера қабаттардан тұрады. Ауаның температурасы, құрамы, тығыздығы т.б. бір жерден екінші бір жерге барғанда биіктік бойынша өзгеріп отырады. Атмосфера үш қабаттан тұрады: тропосфера, стратосфера, атмосфераның жоғарғы қабаты.
Тропосфера — атмосфераның Жер бетіне таяу орналасқан ең төменгі қабаты. Онда температура биіктік бойынша біркалыпты төмендейді. Оның қалыңдығы экваторда шамамен 20км-ге, ал полюстерде 10 км-ге жетеді. Тропосферада ауаның ең тығыз және көп мөлшері (4/5 бөлігі) орналасқан. Су буы да түгелдей дерлік осында, бұлт үйіліп, жауын-шашын жауады, жел тұрады, ауа райы түзіледі. Ауа козғалысының және көлбеу қозғалыстары да осы қабатта болады.
Стратосфера — қабаты Тропосфераның үстінде орналасады. Оның төменгі бөлігінде температура тұрақты, жоғарғы жағында температура айтарлықтай өседі. Температураның жоғарылауы да осы қабатта шоғырланған озон газы қабатының күн сәулелерін сүзуіне байланысты. Стратосферадағы ауа өте құрғақ болуымен ерекшеленеді. Бұл қабат 50-55 км биіктікке дейін болады.
Атмосфераның жоғарғы қабаты — бірнеше концентрациялық қабаттардан тұрады. Ол ауаның аз тығыздығы мен жоғарғы дәрежелі ионданған ауаларға басым. Онда ауа температурасы 80-90 км биіктікте төмендейді де одан әрі 1000-2000 С дейін көтеріледі. Атмосфераның төменгі қабаттарына жетпейтін ерекше зарядтар таралады да, газ бөлшектерін электрлендіреді. Олар күн сәулесін күшті жұтып алып, қатты қызады.
Күннен таралатын электр зарядтары Атмосфераның биік қабаттарында поляр шұғыласын тудырады. Атмосфераның ең сыртқы қабатынан газ бөлшектері Жер төңірегіндегі әлемдік кеңістікте шашырап жатады. Жердегі табиғат үшін Атмосфераның үш қабатының үлкен маңызы бар. Жер бетіндегі өтіп жататын түрлі құбылыстар, өзгерістер, тіршіліктер атаулы ауамен байланысты. Ауа қабығы болмаса, жер беті температурасы Айдағы сияқты күн мен түннің арасында өтетін үлкен мөлшерде ауытқып тұрар еді.
Биологиялық деректер
Ауа Жер ғаламшарының белсенді тіршілігі бар аймағы — биосфераның маңызды бөлігі. Атмосфера күн сәулелерін шашыратып, жайып тарататындықтан, күндіз жер беті қатты қызып кетпейді. Биосфера қабығы — жер ғаламшарының тірі организмдер таралған бірнеше қабықтарынан құралған. Биосферадағы микроорганизмдерді, саңырауқулақтарды, өсімдіктерді, жануарларды тірі организмдер дейді.
Жер бетіндегі биосфераның қазіргі қалпы — тікелей тірі организмдердің тіршілік әрекетінің жемісі. Атмосферадағы газдар қоспасының қазіргі кездегі пайыздық арақатынасы тірі организмдердің тіршілік әрекетінің нәтижесінде біртіңдеп қалыптасқан. Жасыл өсімдіктер миллиардтаған жылдар ішінде атмосфераны көмірқышқыл газынан тазартып, оны оттекпен байытты. Бұл жасыл өсімдіктерде жарықты жүзеге асатын фотосинтез процесімен түсіндіріледі.
Құрлықтағы биомассаның негізгі бөлігін өсімдіктер құрайды, яғни олардың массалық үлесі 99,2%, ал қалған 0,8%-ы жануарлардың үлесіне тиеді. Қүрлықтағы организмдер биомассаның 90% -ға жуығын орман өсімдіктері құрайды. Жер ғаламшарындағы тропиктік ормандардың адамзат үшін қаншалықты маңызды екендігін осыдан байқауға болады. 25000-50000 га орманның фотосинтез процесінде 50-75 тоттегі бөлінеді.
Экологиялық деректер
Табиғаттың әр түрлі құбылыстарында мысалы, жер сілкінісінде, жанартау аткылағанда, отын жанғанда, завод, фабрикалар жұмыс істеп тұрғанда аз мөлшерде кездейсоқ газдар ауаға таралуы мүмкін. Оларға азоттың (II, IY) оксидтері, күкірттің (ІҮ, ҮІ) оксидтері, күкіртсутек жатады. Жану процестері ауадағы оттекті азайтып, көмірқышқыл газының мөлшерін көбейтеді.
Ал көмір, бензин және т.б. отындар толық жанбаса атмосфераға күйе, иіс газы СО, тағы басқа газдар таралады. Ұшақ пен космостық ракета қозғалтқыштары да атмосфераға улы газдар таратады. Өз кезегінде бұл газдар қоршаған ортаның бүлінуіне, озон қабатының бұзылуына әкеліп соғады. Атмосфера қабатының 20-50 км биіктігінде тірі организмдердің тіршілігін Күннің ультракүлгін сәулелерінің зиянды әсерлерінен қорғайтын озон кабаты бар. Озон қабатының жер бетіндегі тіршілік үшін маңызы өте зор.
Соңғы кезде түрлі химиялық қалдық заттардың әсерінен озон қабатының ыдырап, онда тесіктер пайда болатындығы туралы айтылып жүр. Озон қабаты жер бетіндегі барлық тіршілік атаулыны ғарыш сәулелері мен Күннің ультракүлгін сәулелерінің зиянды әсерлерінен қорғайды. Атмосфераға темекі таратудан да зиянды заттар таралады, себебі темекі толық жанбайтындықтан уытты заттардың мөлшерін көбейтеді.
Ауа жерде тіршілік ететіндердің бәрінің мекені болғандықтан, оны ластанудан қорғау қажет. Қазіргі кезде ормандардың қырқылуы қарқыны жылына 11 млн гектарға жетіп отыр. Бұл бүкіл адам баласын ойландыратын басты мәселе. Ғаламшардағы оттек мөлшерінің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін тропиктік ормандарды қорғау — бүкіл адамзаттың басты міндеті.
