Уникальная планета
Кругосветное путешествие Фернана Магеллана 1519-1522 гг. устранило последние сомнения в шарообразности Земли. Но, познавая планету, человек по-прежнему оставался существом, привязанным к её поверхности, не мог воспарить над Землей, разглядеть, как она выглядит оттуда, сверху. И только в конце XVIII в. воздушный шар братьев Монгольфье предоставил человеку новую «смотровую площадку», позволил бросить робкий взгляд на планету с высоты птичьего полёта.
Геологи и географы располагали лишь отдельными «набросками» и «этюдами» для будущей величественной картины под названием «Земля». Но кому под силу было нарисовать подобное «полотно»? Первую попытку сделал австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831—1914). «Лик Земли» — так назывался его фундаментальный труд, над которым учёный работал более четверти века. Именно в нём Зюсс ввёл понятие земной оболочки — сферы. Атмосфера, гидросфера и литосфера — это оболочки планеты, состоящие из веществ соответственно в газообразном, жидком и твёрдом состоянии. Сферы проницают друг друга, и чёткие границы между ними провести невозможно.
Позднее великий русский учёный Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) дал классическое определение земных оболочек: «...более или менее правильные концентрические слои, охватывающие всю Землю меняющиеся с глубиной в вертикальном разрезе планеты и отличающиеся друг от друга характерными, только им свойственными, особыми физическими, химическими и биологическими свойствами».
Магнитосфера — оболочка, наиболее удалённая от поверхности Земли: её верхняя граница расположена на расстоянии 70—80 тыс. км. Через магнитосферу осуществляется связь и преобразование физических полей нашей планеты, Солнца и Галактики. В магнитосферу входят и верхние слои атмосферы.
Атмосфера — самая подвижная оболочка Земли. Нижняя её граница — поверхность воды и суши. Верхнюю фиксируют на высоте примерно 1300 км. Состав атмосферы очень сложен и ещё недостаточно изучен. Известно, что она содержит постоянные компоненты: азот (около 78%), кислород (около 20%), углекислый газ (около 0,1%), инертные газы, главным образом аргон (менее 1%). Помимо них присутствуют также иные газы, концентрация которых непостоянна: метан (СН4) и другие предельные углеводороды, оксид углерода (СО), водород (Н2), озон (О3), диоксид серы (SO2), оксиды азота и водяные пары. Общее количество этих «добавок» может достигать даже нескольких процентов. Кроме того, в разных точках над поверхностью Земли состав атмосферы неоднороден. Конденсация водяных паров в облаках и выпадение осадков очищают атмосферу от примесей. Тем самым изменяется и содержание в ней отдельных газообразных составляющих.
Гидросфера охватывает океаны, моря, континентальные водоёмы и ледовые покровы. Более 70 % земной поверхности покрыто водой. К гидросфере также относится вся свободная вода (жидкая и газообразная), содержащаяся в породах земной коры. Гидросфера проникает и в живые организмы. Ведь они более чем на 50 % состоят из воды. По выражению французского естествоиспытателя Э.Рей-мон-Дюбуа, живые организмы есть не что иное, как «одушевлённая вода».
Литосфера — верхняя твёрдая оболочка Земли, включающая земную кору. Сверху она ограничена атмосферой и гидросферой, которые частично в неё проникают. Толщина литосферы — понятие довольно неопределённое и оценивается по-разному: от 50 до 200 км. При этом мощность земной коры под континентами составляет 30—60 км, а под океанами 5—10 км. «Если бы земной шар был величиной с арбуз, то наше проникновение в него измерялось бы десятыми долями миллиметра», — заметил геохимик А. Е. Ферсман. До сих пор слишком мало известно, что творится за пределами этих пресловутых «долей». Фантасты не раз повествовали о путешествиях к центру Земли. Достичь полюсов, опуститься на дно Марианской впадины, ступить на поверхность Луны в реальности оказалось проще, чем «поглубже заглянуть под собственные ноги».
Давая названия оболочкам земного шара, Эдуард Зюсс предложил и термин «биосфера». Он считал биосферу той областью литосферы, где проявляется «органическая жизнь». Биосфера, по мнению учёного, предъявляет собой «сплошной покров из живого вещества», в котором сконцентрирована огромная химическая энергия, являющаяся порождением солнечной.
Основы грядущих представлений о «живой» оболочке планеты были изложены в трудах русского естествоиспытателя Василия Васильевича Докучаева (1846—1903). Именно он высказал принципиально новые взгляды на почвы: «Почвы — это такое естественноисторическое, вполне самостоятельное тело, которое, одевая земную поверхность сплошной пеленой, является продуктом совокупной деятельности сложных почвообразователей». К числу почвообразователей учёный относил грунт, климат, растительные и животные организмы, рельеф местности и время. Он называл почвы четвёртым царством природы — наряду с минералами, животными и растениями.
Создателем современного учения о биосфере стал ученик Докучаева — В. И. Вернадский. Его книга «Биосфера» увидела свет в 1926 г. «Биосфера не есть только так называемая область жизни», — писал Вернадский. Он полагал, что вещество биосферы «состоит из глубоко разнообразных частей»: собственно живого вещества, биогенного (т.е. созданного или преобразованного организмами), косного (образованного геологическими процессами), радиоактивного, вещества космического происхождения. Биосфера является понятием планетарным, а не относящимся лишь к фауне и флоре. Это «строго организованная, определённая оболочка земной коры, неразрывно связанная с жизнью». Она необратимо изменяется под действием различных факторов. И в первую очередь, по мысли Вернадского, под влиянием организмов, их прошлой и настоящей жизнедеятельности.
Биосфера охватывает часть атмосферы, верхнюю часть литосферы и гидросферу. Верхняя граница биосферы проходит на высоте примерно 20 км над поверхностью Земли, а нижняя — на 6—7-километровой глубине. Биосфера принципиально отличается от прочих земных оболочек, поскольку является «комплексной». Она не только «покров из живого вещества», но и среда обитания миллионов видов живых существ, в том числе и человека.
